АКАДЕМИЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА ПРИ СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕ/ИЫ УПРАВЛЕНИЯ
В НАРОАНО/И ХОЗЯЙСТВЕ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ ПРОФЕССОРА В. С. СИНЯКА
Допущено
Академией народного хозяйства
при Совете Министров СССР
в качестве учебника
для системы переподготовки
и повышения квалификации руководящих кадров народного хозяйства
МОСКВА «ЭКОНОМИКС
1987


ББК 65.050.9(2)2 А22
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор В. А. Мясников, доктор технических наук, профессор П. В. Авдулов
- 0604020101—221 011(01)—87
56-87
© Издательство «Экономика», 1987


ВВЕДЕНИЕ
Ускорение научно-технического прогресса, перевод экономики на интенсивный путь развития, совершенствование хозяйственного механизма — важнейшие задачи на современном этапе развития нашей экономики. Центральный Комитет КПСС, его Политбюро определили основные направления совершенствовав ния всей социально-экономической системы. «Мы ставим задачу:
— повысить действенность централизованного руководства экономикой, усилить роль центра в реализации основных целей экономической стратегии партии, определении темпов и пропорций развития народного хозяйства, его сбалансированности. Одновременно должна быть преодолена практика вмешательства центра в оперативную деятельность нижестоящих хозяйственных звеньев;
— решительно раздвинуть границы самостоятельности объединений и предприятий, поднять их ответственность за достижение наивысших конечных результатов...
— придать управлению современные организационные структуры с учетом тенденций концентрации, специализации и кооперирования производства. Речь идет о создании комплексов взаимосвязанных отраслей, научно-технических межотраслевых центров, разнообразных форм хозяйственных объединений, территориально-производственных образований...» 1
Особые требования предъявляются к комплексному решению проблем совершенствования управления, в том числе на основе автоматизации производства и управления.
Директивными органами одобрена общегосударственная программа создания, развития производства и эффективного использования вычислительной техники и автоматизированных систем. На XXVII съезде 1 Материалы XXVII съезда Коммунистической партии Советского Союза. М.: Политиздат, 1986. С. 33.
1*
1


КПСС отмечалось, что на темпы технической реконструкции огромное влияние окажут широкая электронизация и комплексная автоматизация производства. Автоматизация базируется на достигнутом уровне развития вычислительной техники, экономико-математических методов, новых методов и технологий как в сфере производства, так и в сфере управления.
Более чем двадцатилетняя практика создания и функционирования автоматизированных систем в различных областях народного хозяйства позволила накопить богатый опыт по их эффективному проектированию и внедрению. Накопленный опыт свидетельствует, что комплексная автоматизация — магистральный путь научно-технического прогресса, необходимое условие повышения эффективности народного хозяйства. В то же время он еще раз подтвердил сложность, многогранность, неординарность проблемы. Для создания действительно эффективных автоматизированных систем необходимо решить целый ряд теоретических, технических, организационных, социальных вопросов.
Недостаточно серьезное, поверхностное отношение к созданию систем со стороны будущих пользователей, а также недооценка необходимости глубокой проработки теоретических и методических вопросов проектирования систем разработчиками приводили к созданию неэффективных автоматизированных систем, к дискредитации самой идеи автоматизации.
В настоящее время бурно развивается информатика — наука, включающая комплекс теоретических п прикладных дисциплин, относящихся к эффективной компьютеризации всех сфер народного хозяйства, в том числе и к комплексной автоматизации производства и управления.
Накопленный в нашей стране и за рубежом опыт подтверждает один из важнейших принципов комплексной автоматизации — необходимость активного участия руководителей различных уровней в создании и внедрении автоматизированных систем.
Основное назначение учебника — помочь работникам аппарата управления, и в первую очередь руководителям, овладеть знаниями, которые позволят им уяснить состояние и перспективы развития комплексной автоматизации, четко ставить задачи перед разработчиками, формулировать требования на всех стадиях создания автоматизированных систем, квалифи4


цированно оценивать проектные решения, эффективно эксплуатировать созданные системы.
В учебнике изложены основные теоретические по* ложения по созданию автоматизированных систем, практический материал по методике проектирования систем, подходы к определению их эффективности; рассмотрены основные проблемы, возникающие при разработке информационного, технического, математического и других видов обеспечения.
Более подробно освещены основные виды автоматизированных систем: отраслевые автоматизированные системы управления (ОАСУ), автоматизированные системы управления предприятием (АСУП), автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП), включая гибкие производственные системы (ГПС), системы автоматизированного проектирования (САПР).
Книга подготовлена авторским коллективом в составе: Синяк В. С., Буяновский Л. А., Панасенко С. А., Рощин А. С., Строганова Н. А. в соответствии с программой курса «Автоматизированные системы управления в народном хозяйстве», изучаемого слушателями Академии народного хозяйства при Совете Министров СССР.
Книга может быть полезна разработчикам автоматизированных систем, а также инженерам и научным работникам, занимающимся вопросами комплексной автоматизации.


Часть 1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Глава 1
РОЛЬ АВТОМАТИЗАЦИИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Систематическая и целеустремленная работа партии и правительства по совершенствованию управления экономикой обусловлена прежде всего масштабами роста экономики и сложностью народнохозяйственных связей, чрезвычайным динамизмом и многовариантностью решений экономических задач.
В СССР производится более 24 млн. типоразмеров продукции. В стране функционирует около 50 тыс. промышленных предприятий, более 300 тыс. подсобных промышленных предприятий и производств, 20 тыс. совхозов, 27 тыс. колхозов, более 260 тыс. предприятий бытового обслуживания и т. д. Уже сегодня очевидно, что совершенствование управления народным хозяйством, повышение мобильности механизма управления без использования вычислительной техники не могут дать желаемого результата.
Принятая общегосударственная программа создания и развития производства и использования средств вычислительной техники и автоматизированных систем до 2000 года ставит задачу ускорения научно- технического прогресса на основе широкого использования этих средств практически во всех сферах человеческой деятельности.
Главной задачей современного этапа социально- экономического развития является перевод народного хозяйства на рельсы интенсификации. Эта задача связывается с комплексной автоматизацией, электронизацией народного хозяйства, использованием атом6


ной энергетики, биотехнологии, современных технологических процессов в машиностроении на основе совершенствования сферы производства средств производства — основной движущей силы развития современного общества.
Электронизация народного хозяйства оказывает все возрастающее влияние практически на все отрасли и сферы производства и общественной жизни. Она является главной научно-технической предпосылкой качественных преобразований производственных процессов. Суть этих преобразований, как писали К. Маркс и Ф. Энгельс, состоит в том, что, «вместо того чтобы быть главным агентом процесса производства, рабочий становится рядом с ним» Ч
В число первоочередных задач электронизации народного хозяйства на базе использования вычислительной техники входит комплексная автоматизация:
машин, агрегатов, оборудования, приборов, технологических процессов и производств;
процессов социально-экономического управления; научных исследований и проектно-конструкторских работ;
процессов в социальной сфере — в медицинском и бытовом обслуживании населения, в сфере образования, социального обеспечения и т. п.
Особое внимание будет уделено комплексной ав- томатизации процессов социально-экономического управления во всем многообразии сложнейших проблем.
Переход социалистической экономики от экстенсивного к интенсивному типу развития обусловливает использование вычислительной техники при разработке и реализации программы коренного совершенство-» вания механизма управления народным хозяйством и его звеньями.
Цель перестройки управления народным хозяйством — обеспечение ускорения социально-экономического развития страны. Основой обеспечения реализации этой цели является достижение качественно нового уровня плановой сбалансированности экономики.
Эффективность функционирования принципов демократического централизма, которые в современных условиях требуют усиления роли централизованной составляющей при расширении хозяйственной самостоятельности организаций и предприятий, зависит в
1 Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд. Т. 46. Ч. II. С. 213. 7


первую очередь от качества плановой сбалансированности между натурально-вещественными и денежными ресурсами.
Плановая сбалансированность обеспечивает не только согласованные действия всех составляющих хозяйственного механизма, но и рациональную работу органов управления, освобождая их от мелкой опеки предприятий и позволяя сосредоточить усилия на решении перспективных вопросов развития производства и хозяйственных связей.
В этих условиях огромное значение приобретает перераспределение функций в системах управления вообще, в том числе в системах автоматизированного управления, деятельность которых должна учитывать все преобразования, происходящие в экономическом и хозяйственном механизме управления.
Автоматизированная система управления (АСУ) не может играть самостоятельные роли, она является составной частью механизма реализации экономических, хозяйственных, технологических или иных задач. Поэтому функционирование автоматизированных систем управления в социально-экономической сфере должно быть направлено на:
изучение потребностей различных категорий работников, условий работы и проживания, образования, здоровья населения;
изучение состояния природных ресурсов и экологических факторов;
достижение пропорций и темпов роста производства, технологического совершенствования производства;
рациональное использование капитальных вложений и их распределение по целям общественного развития;
изучение и формирование экономических нормативов, стимулирующих целенаправленные действия трудовых коллективов.
К 1986 г. все общегосударственные органы управления (Госплан СССР, Госснаб СССР, Госкомитет СССР по науке и технике, ЦСУ СССР, Госкомтруд СССР, Госкомцен СССР, Минфин СССР, Госбанк СССР и др.), союзные и союзно-республиканские министерства, а также большинство республиканских министерств (РСФСР, УССР, БССР, Латв. ССР и др.) имели свои автоматизированные системы уп- 8


равлсния. АСУ созданы почти во всех крупных производственных объединениях и на предприятиях.
В народном хозяйстве СССР функционирует более 9 тыс. автоматизированных систем различного класса, в том числе более 1,5 тыс. АСУ предприятиями, более 5 тыс. АСУ технологическими процессами. Республиканские автоматизированные системы созданы в 12 союзных республиках.
Количественный рост производства продукции и качественные изменения технологических процессов сопровождаются увеличением информации, необходимой для оптимального планирования и управления материальным производством. Объем циркулирующей в народном хозяйстве информации эквивалентен примерно 25 млн. книг по 500 страниц каждая. Ежегодно формируется около 60 млрд, документов. Оценки показывают, что к 1990 г. объем информации, необходимой для планирования и управления, возрастет в 2—3 раза. Развитие механизма управления должно привести через 15—20 лет к коренному изменению системы сбора, обработки и хранения информации, необходимой для плановых расчетов и принятия управленческих решений, к созданию принципиально новой информационной технологии. Единственно возможным средством успешного совершенствования процессов управления является АСУ.
Автоматизированный сбор, передача и обработка информации резко сокращают, а в некоторых областях полностью ликвидируют отчетность и переписку. Изменится вся система подготовки и формирования деловой документации: справочные, нормативные, отчетные, расчетные материалы будут храниться в банках данных, информация по запросу будет выдаваться как визуально на дисплей, так и в виде документа. В перспективе будет создана безбумажная технология управления.
В конечном итоге нам предстоит создать общегосударственную автоматизированную систему сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством (ОГАС). Эта система должна быть взаимоувязана по принципу организационного, методического и технического единства комплексной системы с АСУ центральных общегосударственных органов, отраслей, республик, областей, предприятий (объединений) и организаций. Это не «надстройка» к существующим органам управления
9


и не новый экономический орган, а механизм, обеспечивающий совместную работу многих АСУ.
ОГАС позволяет всем государственным органам управления автоматизированно получать и выдавать через ВЦ своих АСУ необходимую информацию для принятия решений при рассмотрении межотраслевых и межведомственных задач.
Для предстоящего объединения всех АСУ в ОГАС вводится новая форма использования вычислительной техники — вычислительные сети коллективного пользования (ВСКП), базирующиеся на вычислительных центрах коллективного пользования (ВЦКП).
Предусматривается также вначале создание экспериментальной базы — государственной сети вычислительных центров (ГСВЦ) и общегосударственной системы передачи данных (ОГСПД). На базе ГСВЦ и ОГСПД будут отработаны основные проектные решения и технические средства с целью обеспечения в ближайшее время функционирования первой очереди ОГАС.
За счет усовершенствования действующих, ввода новых АСУ центральных функциональных органов, а также территориальных АСУ и организации их взаимодействия будет подготовлена основа к их последовательному объединению в ОГАС.
Действующие в настоящее время отраслевые АСУ осуществляют сбор и обработку с помощью ЭВМ различных видов информации, обеспечивают решение задач в области перспективного и текущего планирования, оперативного управления производством, создания новой техники и повышения качества продукции, материально-технического снабжения и комплектации, финансов, труда и заработной платы, капитального строительства, кадров, контроля за выполнением решений и др.
Современные О АСУ— это сложные и достаточно развитые системы, решающие 500—600 задач по основным функциям отраслевого управления. Годовой экономический эффект от эксплуатации передовых О АСУ в 1980—1985 гг. составил в среднем 10— 20 млн. руб. В общем объеме экономического эффекта основная доля приходится на оптимизационные и аналитические задачи, а также задачи прогнозирования, привнесенные в практику управления развитием процесса автоматизации.
ю


Функционирование автоматизированных систем приводит к снижению относительной численности управленческого персонала на всех уровнях, а также к уменьшению расходов на управление.
Кроме прямого экономического эффекта, внедрение АСУ оказало серьезное влияние на изменение характера деятельности управленческого персонала министерств, производственных предприятий (объединений).
Основными показателями этих изменений являются:
повышение научной обоснованности и объективности принимаемых решений за счет повышения достоверности поступающей информации и применения формализованных методов ее обработки;
возможность решения принципиально новых задач, которые до внедрения АСУ не решались аппаратом управления. К этим задачам относятся оптимальные задачи перспективного и годового планирования, управления финансовой деятельностью, управления научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами, задачи расчета потребности в оборудовании, комплектующих изделиях, задачи прогнозирования в таких областях, как сбыт продукции, финансовое состояние и др.;
увеличение времени творческой работы сотрудников аппарата за счет освобождения от процедур рутинного характера;
повышение степени информированности управленческого персонала за счет получения регулярной, достоверной и обработанной информации;
регулярное обеспечение руководства министерства информацией, формируемой на основе банка данных реального времени;
сокращение времени подготовки организационных мероприятий, проводимых в министерстве, ПО и на предприятиях (коллегии, совещания, НТС и т. д.), где в качестве рабочих материалов используются табуляграммы, поступающие из ВЦ.
В результате функционирования АСУ аппарат управления получает информацию о динамике запасов сырья, материалов, покупных полуфабрикатов, сверхнормативных запасов материалов, оборудования, потребности в комплектующих изделиях на план производства по номенклатуре, об уровне и динамике непроизводительных расходов, выполнении договорных 11


обязательств и принятых заказов-нарядов на поставку продукции на экспорт, изменении выручки от реализации продукции в связи с изменением цен.
В ОАСУ автоматизируются также функции распределения фондов на комплектующие изделия и прикрепления потребителей к поставщикам с оформлением на ЭВМ заказов-разнарядок. В связи с этим фонды доводятся до предприятий в более ранние сроки, а рациональное прикрепление поставщиков к потребителям позволяет сократить транспортные расходы. Так, например, распределение фондов на 1000 наименований электронной продукции для 240 предприятий, получаемой от 150 поставщиков, с помощью ЭВМ выполняется в течение 20—25 ч. Выполнять же эту работу вручную смогли бы 30 человек в течение одного месяца при меньшей достоверности расчетов. Решение задач на ЭВМ в области материально-технического снабжения позволило сократить производственные потери, улучшить ритмичность работы предприятий, сократить запасы сверхнормативных материальных ценностей.
Новая система самофинансирования приводит к возрастанию объема и усложнению финансовой работы. Решение на ЭВМ взаимосвязанных комплексов задач оперативного управления основными финансовыми показателями, а также задач по анализу и прогнозированию этих показателей обеспечивает финансовый аппарат отрасли информацией, позволяющей своевременно принимать меры по соблюдению финансовой, расчетной и сметной дисциплины и выполнению заданий по ускорению оборачиваемости оборотных средств, значительно сокращает неплатежи по счетам поставщиков.
Во многих ОАСУ осуществляются сквозное планирование и контроль выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ от разработки новых изделий до их серийного производства. Это обеспечивает наиболее рациональное использование ресурсов отрасли и необходимую сменяемость изделий в зависимости от требований потребителей.
Контроль и анализ выполнения планов научно-исследовательских разработок и опытно-конструкторских работ позволяют своевременно принимать решения для ликвидации отклонений в ходе работ по созданию и внедрению новой техники, учитывать и ана12


лизировать затраты организаций по направлениям работ и источникам финансирования.
Автоматизация таких задач, как определение изменений показателей технического уровня продукции, контроль за внедрением государственных стандартов на предприятиях отрасли, контроль и анализ выпуска продукции по действующим стандартам и техническим условиям, анализ потерь от брака в производстве, причин несоблюдения требований нормативнотехнической документации, результатов испытаний опытных образцов и серийно выпускаемой продукции, выпуска первых промышленных партий, способствует повышению качества выпускаемой продукции.
В области капитального строительства ОАСУ обеспечивает аппарат управления информацией о ходе строительства важнейших объектов, оснащенности их технологическим оборудованием, материалами, рабочими кадрами, проектно-сметной документацией, выполнении плана капитальных вложений за счет централизованных и нецентрализованных источников финансирования.
В ОАСУ автоматизируются функции управления сбытом продукции: составление планов поставок, контроль поставок продукции на экспорт и внутренний рынок, прогнозирование потребности народного хозяйства в продукции отрасли по установленной номенклатуре, выявление дефицитных изделий, по которым не удовлетворяется спрос народного хозяйства, анализ поставок продукции на экспорт. Это позволяет разрабатывать рекомендации и предложения о расширении рынка сбыта, поставках новых типов приборов и устройств, снятии с производства продукции, не пользующейся спросом, а также принимать необходимые меры для снижения запасов готовой продукции, предупреждать срывы поставок продукции, ликвидировать дефицит на некоторые виды изделий.
В результате автоматизации функций управления трудовыми ресурсами аппарат министерства получает прогнозные оценки расхода фонда заработной платы, соотношения темпов роста производительности труда и средней заработной платы, данные о потребностях отрасли в специалистах с высшим и средним образованием, а также данные для учета и анализа использования рабочего времени, текучести кадров, затрат на содержание аппарата управления, структуры 13


заработной платы, снижения трудоемкости и состояния нормирования труда.
Показателем влияния, которое оказало внедрение ОАСУ на деятельность аппарата управления, является степень автоматизации управления отраслью. Степень автоматизации верхнего уровня управления (министерства) составляет во многих министерствах около 50%, а по таким функциям, как бухгалтерский учет, управление финансами, материально-техническим снабжением, степень автоматизации превышает 65—80 %.
В связи с расширением хозяйственной самостоятельности предприятий и организаций значительно изменится роль механизма централизованного управления, которая определит основные задачи ОАСУ. Эти изменения будут связаны прежде всего с усилением взаимодействия отраслевых автоматизированных систем управления с:
АСПР Госплана СССР — по изучению и установлению норм потребления и объемов производства, достижений пропорций и темпов роста производства, рационального использования капитальных вложений, расширенного воспроизводства и др.;
ЕСПКС1 Госстроя СССР и Госплана СССР — по рациональной реализации планов капитальных вложений и ЕССКС 2 Госснаба СССР — по обеспечению строек оборудованием и материалами;
АСУ Министерства финансов СССР, Госбанка СССР и Стройбанка СССР — по проблемам финансирования развития отраслей.
Большую роль в деятельности министерств и ведомств, а следовательно в автоматизированных системах управления, приобретет решение проблем межотраслевых связей (например, в рамках бюро Совета Министров СССР по машиностроению для машиностроительных министерств, топливно-энергетического комплекса и т. п.).
Проблема межотраслевого взаимодействия связей теснейшим образом связана с проблемой плановой сбалансированности. С усилением роли территориальных органов управления увеличивается связь ОАСУ 1 ЕСПКС — единая система планирования капитального строительства.
2 ЕССКС — единая система снабжения капитального строительства,
14


с республиканскими АСУ, и в первую очередь по проблемам оптимального развития и размещения предприятий, развития социальной сферы, инфраструктуры и т. д. В ОАСУ повышаются роль аналитической деятельности и формирование прогрессивных нормативов длительного пользования.
Развитие АСУП осуществлялось поэтапно. На первом этапе АСУП использовались для реализации отдельных задач (инженерных расчетов и простейших учетных задач). Второй этап развития АСУП характеризовался решением комплексов задач по функциональным подсистемам управления предприятиями. По каждому классу задач осуществлялись формирование массивов нормативно-справочных данных, формализация процессов обработки данных и формирование выходных документов; процесс обработки потока первичных данных и документации выполнялся по заданным алгоритмам.
Расширение прав предприятий и их экономическая самостоятельность связаны с существенным изменением обязанностей и ответственности трудовых коллективов как в отношении реализации целей народного хозяйства, так н в отношении экономического развития собственной производственной базы и социальной сферы. Это нацеливает руководство предприятий и трудовых коллективов на совершенствование техники и технологии производства, а также на максимальное использование производственных возможностей предприятий.
Расширение ассортимента выпускаемой продукции, частая се смена, диктуемая спросом, заставляют использовать в производстве гибкую технологию.
Эти важные особенности современного производства характеризуются словом «гибкость», означающим быструю приспосабливаемость производства к рынку, постоянно растущим запросам населения и нуждам народного хозяйства. В любом виде производства при смене выпускаемой продукции желательно как можно быстрее и дешевле перестраивать технологию, не выбрасывая при этом оборудование, т. е. максимально экономить прошлый физический и интеллектуальный труд. Следовательно, стержнем экономической политики на данном этапе социалистического строительства становится умелое и эффективное использование имеющихся ресурсов — труда, основных фондов, топлива и сырья.
15


В современных условиях достижение высокой эффективности производства и управления возможно лишь при широком и эффективном использовании достижении научно-технического прогресса. Центральный Комитет нашей партии и Совет Министров СССР в постановлении от 18 августа 1983 г. «О мерах по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве» определили в качестве одного из главных направлений работы по ускорению научно-технического прогресса широкую автоматизацию технологических процессов на основе применения автоматизированных станков, машин и механизмов, унифицированных модулей оборудования, робототехнических комплексов и вычислительной техники.
Комплексная автоматизация индивидуального и мелкосерийного производства является в настоящее время одной из важнейших народнохозяйственных задач. Современная тенденция ее решения заключается в широком применении ЭВМ и другой электронной техники на протяжении всего производственного цикла— от научных разработок до изготовления готовой продукции — на базе комплексной автоматизации всего цикла.
Необходимость появления и развития ГПС обусловлена тем, что в среднем только 5—10 % общего времени серийного производства деталей затрачивается на их обработку на технологическом оборудовании. Остальное время уходит на хранение, транспортировку, переналадку оборудования и вспомогательные операции. Это удлиняет сроки изготовления и увеличивает себестоимость продукции.
Появление в последние годы промышленных роботов (ПР), мини-ЭВМ, микропроцессоров и систем с числовым программным управлением (ЧПУ) создало предпосылки перехода к разработке н внедрению ГПС,
Роботостроение — принципиально новая машиностроительная подотрасль. Начиная с 1982 г. в стране действуют комплексные целевые программы по созданию и внедрению роботов-манипуляторов, робототехнических комплексов.
Первый опыт показал, что, несмотря на многоплановость и перспективность использования, внедрение роботов без комплексной автоматизации технологических процессов, участков, цехов не приносит должного экономического эффекта. Зачастую это даже дис16


кредитирует саму идею роботизации. Основу автоматизированного производства создают не отдельные роботы, а роботизированные участки.
В дальнейшем по мере развития адаптивных самоорганизующихся и самообучающихся автоматизированных систем управления, а также по мере развития и совершенствования самих средств автоматизации функции управления производством постепенно будут переходить от человека к автоматизированным системам управления. Производство, таким образом, становится гибким автоматизированным, с так называемой безлюдной технологией. Роль человека в функционировании такого производства сводится к контролю за работоспособностью всех элементов системы и принятию мер при аварийных ситуациях.
Процесс перехода к гибким производственным системам будет весьма длительным, если он будет базироваться только на развитии средств автоматизации и систем управления. Этот процесс должен сопровождаться совершенствованием конструкций выпускаемых изделий, их узлов и деталей, которое должно идти по линии повышения технологичности.
Гибкая производственная система — это не только комплекс перенастраиваемого оборудования и средств автоматизации, но и принципиально новые формы организации производства и проектирования изделий.
Сейчас в сфере создания новой техники недостатком стало не отсутствие научных достижений и инженерных идей, а неприемлемые сроки их реализации. Наметился разрыв между быстрым ростом производительности труда в сфере производства и старыми методами разработки конструкций, технологии, подготовки производства. Производительность инженерного труда растет медленно. Именно это обстоятельство побудило как у нас в стране, так и за рубежом всерьез заняться системами автоматизированного проектирования (САПР) на базе современной вычислительной техники. Одновременно САПР служит эффективным средством оптимизации конструкций, повышения надежности, технологичности изделий, снижения их металлоемкости.
Роботизация, гибкие производства, автоматизация проектирования—это высшая степень системной автоматизации. Она невозможна на предприятиях с низким уровнем организации труда и управления, с низкой дисциплиной производственного персонала.


Глава 2
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
2.1. 	Основные понятия и определения
Целью создания автоматизированных систем различного типа является повышение эффективности функционирования какой-либо системы — организационной, проектирования, технологической. Поэтому понятие «система» является базовым в проблеме комплексной автоматизации производства и управления.
Существует множество определений системы, имеющих как общие черты, так и некоторые особенности, отражающие изучаемую предметную область. В большинстве определений подчеркивается следующее:
система включает множество элементов, каждому из которых присущи определенные свойства;
все элементы системы взаимосвязаны; совокупность элементов представляет единое целое;
функционирование системы целенаправленно.
Одна и та же система может быть рассмотрена с различных позиций и с использованием различных языков описания.
Понятие «система» относительно в том смысле, что элемент системы сам может являться сложной системой. Система, выделенная по какому-либо признаку, может быть элементом системы более высокого уровня.
При автоматизации производства и управления рассматриваются технические системы — информационно-вычислительная сеть, технологический процесс, энергосеть и т. д.; социально-экономические системы — предприятия, отрасли, системы обслуживания, транспортные системы и т. д.
Для удобства анализа, синтеза и совершенствования функционирования системы проводится ее декомпозиция, т. е. разбиение системы на подмножества элементов.
18


Подмножество элементов системы, выделенное по какому-либо признаку, называется подсистемой. Способов декомпозиции системы на подсистемы, как правило, несколько.
Предпочтительным является такое выделение подсистем, при котором связи между элементами подсистемы наибольшие, а между подсистемами — наименьшие.
На рис. 2.1 показан пример декомпозиции системы S на подсистемы S„ где Sij — элементы системы.
Показаны также связи системы S с элементами других систем.
При решении общесистемных вопросов рассматриваются не характеристики каждого элемента, а лишь взаимодействия подсистем. Структура системы при этом выглядит, как показано на рис. 2.2.
Так как в реальных условиях каждая из систем функционирует не изолированно, а связана с рядом других систем, то при анализе и синтезе систем выделяют два типа связей между элементами: внутренние и внешние. Системы, имеющие внешние связи, называются открытыми.
Структура системы — это относительно постоянный порядок внутренних пространственно-временных связей между отдельными элементами системы и их взаимодействия с внешней средой, определяемый функциональным назначением системы. Структура системы — одна из важнейших ее характеристик, во многом определяющая эффективность ее функционирования.
19


В качестве примера на рис. 2.3 представлены различные виды структур локальных вычислительных сетей (ЛВС). Однако наиболее важными с точки зрения рассматриваемых проблем являются системы,
Рис. 2.2. Структура системы
На рис. 2.4 в качестве примера представлена структура организации технического обеспечения ин- тегрированной отраслевой системы.
Сетевые
ЭВМ процессоры
9 99 9?
Общая шина
<6 <Ь <5
Терминалы
звн
Т е Р м и н а л ы
6
а
Рис. 2.3. Примеры структур локальных вычислительных сетей: а - структура с общей шиной; б - структура кольцевого типа
Системы, построенные по иерархическому принципу, характеризуются следующими основными чертами:
вертикальным расположением элементов;
приоритетом действия вышестоящего уровня перед нижестоящим;
зависимостью функционирования вышестоящего уровня от нижестоящего.
Иерархические структуры имеют целый ряд недостатков по сравнению с другими типами структур 20


(например, одноуровневыми): сложность описания поведения, необходимость решения ряда дополнительных задач распределения функций между уровнями, необходимость построения системы оценок работы каждого уровня, организация системы координации, возможность появления конфликтных ситуаций, приводящих к ухудшению функционирования системы.
говц
Республиканские отраслевые Вычислительные центры
Информационные пункты вычислительные центры
предприятий предприятий.
Рис. 2.4. Структура организации технических средств в ОАСУ
Вместе с тем иерархический принцип построения структур имеет ряд существенных преимуществ, основные из которых следующие:
при иерархическом способе построения систем значительно упрощается решение сложных многоплановых задач, что является по существу реализацией принципа специализации, позволяющего эффективнее использовать ресурсы системы;
иерархически построенные системы по сравнению с одноуровневыми обладают широкими возможностями к адаптации.
Отдельный элемент системы включает объект управления и соответствующий управляющий орган (систему управления). Структура их взаимодействия представлена на рис. 2.5.
Управляемый объект (предприятие, технологический процесс и т. д.) выполняет совокупность операций по преобразованию входных потоков X (например, 21


сырья, материалов) в выходной продукт Р (готовая продукция, положение исполнительного устройства И т. д.).
Система управления выполняет совокупность операций, необходимых для организации работы управляемого объекта в процессе достижения поставленной цели. Совокупность структурных органов, методов и объектов, объединенных единством цели и общими
Рис. 2.5. Структура взаимодействия системы управления и объекта управления
правилами взаимоотношений, представляет собой систему организационного управления. Функционирование системы управления осуществляется на базе информации о состоянии объекта, его входов и выходов (связи 1, 2, 3) в соответствии с поставленной целью (5).
Управление объектом осуществляется путем подачи управляющего воздействия (4). Связь системы управления с внешней средой показана стрелкой (6).
Основной принцип управления, используемый в рассматриваемых ниже системах,— принцип обратной связи (управление по замкнутому циклу).
В связи с тем что объектом комплексной автоматизации являются не только технические и технологические системы, но и системы организационные, рассмотрим коротко особенности организационной системы как объекта управления.
Первая особенность — это то, что основным элементом системы является человек — сложная, активная система. Составить формализованные модели, 22


описывающие требуемые для практических приложений аспекты поведения человека, крайне трудно, а порой и просто невозможно. В то же время человек в организационных системах является лицом, принимающим решение.
Вторая особенность— многоцелевой характер функционирования. Эффективность работы как социально-экономической системы в целом, так и составляющих ее подсистем и элементов определяется большим количеством технических, экономических, социальных показателей. Многокритериальность оценок эффективности приводит к необходимости организации управления по многим взаимосвязанным контурам. При этом требуется организация материального и информационного взаимодействия с другими элементами системы.
Третья особенность организационных систем — их непрерывное развитие, которое связано с появлением новых потребностей, совершенствованием путей удовлетворения этих потребностей, с изменением хозяйственного механизма, внутренних и внешних условий и ограничений.
Следствиями этого являются постоянное изменение сети социально-экономических объектов, появление новых связей между ее элементами, а также изменение системы управления как отдельными объектами, так и системой в целом.
По существу задача организационного управления сводится к динамическому управлению сетью взаимосвязанных объектов с изменяющейся структурой.
В связи с территориальной разобщенностью объектов, различными целями их функционирования создаются системы управления для групп однородных объектов, выделенных по какому-либо признаку. Основные признаки для группирования объектов и создания соответствующих систем управления — предметный, технологический, террриториальный, целевой, отраслевой.
Системы управления группами объектов строятся по иерархическому принципу, что, как было указано выше, является объективным законом и связано с ограниченными возможностями управляющего органа по переработке информации.
Процесс управления в организационной системе представляет собой взимосвязанную систему действий 23


и процедур, реализуемых в определенной последовательности различными элементами.
Существует целый ряд структуризаций действий и процедур, используемых при анализе и синтезе организационных систем.
Основные из них следующие:
разбиение процесса управления на фазы в соответствии с принципом обратной связи — планирование, оперативное управление, контроль, анализ;
разбиение процесса управления на цепь взаимосвязанных процедур принятия решений по различным аспектам управленческой деятельности;
разбиение процесса управления на ряд подпроцессов, реализующих управление по функциональным подсистемам, определяемым особенностями управляемого объекта. Например, для предприятия такими функциональными подсистемами являются управление основным производством, управление материально-техническим снабжением, управление финансами, кадрами и пр.
По возможности формализации все задачи управления делятся на три класса: хорошо структуризуе- мые, слабо структуризуемые, неструктуризуемые.
По периодичности решения задачи управления делятся на регулярные, решаемые в строго определенные интервалы времени, и ситуационные, возникающие в случайные моменты времени.
По временному лагу управленческие задачи принято делить на три вида: стратегические, тактические и оперативные.
Практически реализация любой управленческой фазы, функции, задачи выливается в цепочку технологических процедур и конкретных операций, выполняемых различными категориями работников.
В зависимости от уровня работников аппарата управления выделяются процедуры, реализуемые высшим звеном управления (общая постановка задачи, определение основных направлений решения, анализ возможных последствий), средним звеном управления (конкретная проработка путей и методов решения задачи, декомпозиция задачи на конкретные процедуры), низшим звеном управления (выполнение технических и технологических операций по документированию, организация связи, хранение, передача данных, проведение расчетов и т. д.).
24


Таким образом, решение управленческой задачи осуществляется на основе технологических процедур, включающих следующие основные элементы: алгоритм решения задачи;
подразделение или конкретных работников, принимающих участие в решении задачи;
интервалы времени, в которые необходимо решить задачу.
Организационные системы, включающие объект управления, представляют собой сложные системы. Этот класс систем постоянно подвержен динамическим изменениям, связанным с объективной необходимостью постоянного совершенствования, активного развития как управляемых объектов, так и систем управления ими.
Одно из важнейших понятии, без которого невозможно говорить об автоматизации,— информация.
Термин «информация» очень широко используется как в повседневной жизни, так и в специальной литературе. Понятие это многогранно. Информация в широком смысле—это знания, собранные человечеством или получаемые конкретным лицом в той или иной предметной области. В чисто технических приложениях используется определение информации как степени неопределенности состояния, данное американским ученым Шенноном. Для приложений, рассматриваемых в данной книге, информация — это сообщения, сведения, знания, необходимые для принятия решения.
Функционирование любой системы управления, в том числе и организационной, с технологической точки зрения представляет собой получение, передачу и обработку информации.
При практической реализации автоматизированных систем чаще используется термин «данные». Под данными обычно понимают формализованую тем или иным способом информацию, выраженную с помощью какого-либо языка.
Для повышения эффективности организационных систем необходимо постоянно проводить работу по совершенствованию: хозяйственного механизма, планирования и управления, критериев оценки эффективности функционирования систем, структур управления и технологии всей управленческой деятельности.
Мощным инструментом, позволяющим резко повысить эффективность как производства, так и 25


управления, является автоматизация производства и управления в различных аспектах.
Дело в том, что научно-техническая революция приводит к увеличению сложности технологических процессов, а также процессов организационного управления. Это требует создания более динамичных систем, что предъявляет повышенные требования к технологии обработки, передачи и хранения данных.
Технические средства сбора, хранения, обработки и передачи данных в совокупности с современными математическими методами и моделями позволяют разработать автоматизированные системы (АС) различных типов и назначений, предназначенные для повышения эффективности различного рода процессов, технологий, функций отдельных технологических операций, выполняемых как в сфере производства, так и в сфере управления.
Автоматизированной в широком смысле будем называть систему, помогающую различным категориям работников эффективно выполнять те или иные функции, технологические операции (или их совокупности) с использованием современных технических средств, прежде всего ЭВМ и математических методов и моделей.
2.2. 	Информатика — теоретическая база комплексной автоматизации
Термин «информатика» появился относительно недавно. Появление и широкое использование этого термина связаны с ошеломляющим прогрессом ряда научных направлений и их практических приложений, связанных прежде всего с компьютеризацией в различных социально-экономических сферах и с комплексной автоматизацией производства и управления. Информатика как научная дисциплина находится сейчас в стадии формирования.
Академик Н. Н. Моисеев выделяет три основные составные части (направления) информатики.
Первое направление связано с теорией развития технических средств передачи, хранения и обработки информации. Это сама по себе очень широкая научно-прикладная область, включающая теорию проектирования вычислительных комплексов, локальных и глобальных вычислительных сетей, теорию связи, теорию надежности и т. д.
26


Второе направление — программирование, включающее комплекс математических и прикладных дисциплин, направленных на разработку программного обеспечения, позволяющего организовать эффективную работу с техническими средствами для различных категорий пользователей по решению самых разнообразных прикладных задач обработки данных.
К этому направлению относятся теория алгоритмических языков, теория организации хранения, поиска и обработки данных, системное программирование, прикладное программирование.
При создании АС второе направление принято называть общим и прикладным программным обеспечением.
Греты направление— разработка моделей, алгоритмов, процедур, технологии и организации решения задач различных классов в автоматизированном режиме. Эта часть информатики, по выражению академика Н. Н. Моисеева,— «собственно информатика» является в настоящее время наиболее важной и актуальной в народнохозяйственном плане.
Сложности, которые встают на пути разработчиков автоматизированных систем и их заказчиков, можно разделить на три группы:
первая группа связана с описанием объекта автоматизации и выявлением функций, задач, процедур, технологий, автоматизация которых эффективна с точки зрения функционирования объекта.
Для успешного решения этой проблемы требуется тщательный анализ пользовательских потребностей, необходимо определить критерии оценки эффективности, разработать более совершенные методы, модели, процедуры и технологии решения задач. При выполнении этих работ используется богатый арсенал экономико-математических методов и моделей (ЭММ) — методы оптимизации, методы теории принятия решений, сетевые и структурные модели, теот рия организационного управления;
вторая группа связана с выбором и созданием программно-технических комплексов, обеспечивающих технологически и экономически более эффективно всю процедуру реализации в режиме нормальной эксплуатации. Это по существу задача синтеза системы.
На основе потребностей пользователей необходимо спроектировать организационно-техническую систему 27


из имеющихся в распоряжении конструктора средств. Причем проектирование, внедрение и последующая эксплуатация АС должны окупаться за срок меньший, чем установлен нормативами;
третья группа, определяющая сложность создания и особенно эффективного внедрения АС, относится к социально-организационной сфере. Эффективная эксплуатация систем возможна лишь при соответствующем уровне подготовки кадров. Эффективная работа автоматизированной, т. е. человеко-машинной, системы определяется не только качеством спроектированной системы, но и соответствующей подготовкой пользователей. Поэтому в последние годы большое значение придается социальной психологии, и в частности вопросам функционирования различных категорий работников в условиях «человек — машина».
В настоящее время еще нс создано удовлетворительного формализованного алгоритма, позволяющего синтезировать эффективные АС для различных приложений (в первую очередь для организационных систем). Теория проектирования ЛС находится в стадии разработки. Как в нашей стране, так и за рубежом уже накоплен богатый экспериментальный материал, позволяющий делать определенные обобщения— как позитивные, так и негативные. Сформулированы основные принципы создания таких систем, разработаны методики обследования объектов автоматизации, организации системы информационного обеспечения, методики выбора комплекса технических средств.
На первом этапе автоматизации производства и управления было допущено много ошибок. Создан целый ряд недостаточно эффективных АС (в первую очередь на уровне предприятий и объединений). Однако это естественные издержки развития нового научно-прикладного направления.
Комплексная автоматизация — магистральный путь повышения производительности труда, создания гибкой, динамичной социально-экономической системы, путь, приводящий к принципиально новой информационной технологии как в сфере производства, так и в сфере управления.
Области применения АС непрерывно расширяются. Их эффективность и соответственно вклад в решение социально-экономических проблем развития нашего общества становятся все более весомыми.
28


2.3. 	Классификация автоматизированных систем
Повышение эффективности от внедрения средств вычислительной техники в народное хозяйство во многом определяется правильным пониманием руководителями сущности и назначения автоматизированных систем. Понятие АС многоаспектно, а ее содержание и сущность определяются особенностями, спецификой и характерными чертами того объекта, на котором происходит внедрение средств вычислительной техники.
Для полного и всестороннего определения АС необходимо определить систему ее характерных свойств. С этой целью рассмотрим возможные варианты классификации автоматизированных систем по некоторым признакам.
Основной классификационный признак определяется сферой применения вычислительной техники. Все народное хозяйство страны представляет собой совокупность экономико-организационных объектов, которые участвуют в создании, потреблении или перераспределении общественного продукта (предприятия, П() ьедииепия, колхозы, совхозы, институты и т. д.).
Внедрение вычислительной техники непосредственно в процессы производства (создание продукции, разработка проекта, выработка научных положений) привело к появлению класса систем, которые могут быть названы производственными автоматизированными системами.
Нормальное функционирование производственных процессов обеспечивается системой управления, в которой заняты специалисты, сами нс участвующие непосредственно в производственной сфере. Их область деятельности — организация и управление производственными процессами, обеспечение их требуемыми ресурсами.
Внедрение вычислительной техники в системах организационного управления привело к появлению класса экономико-организационных автоматизированных систем, которые называют автоматизированными системами управления (АСУ). Каждый из рассмотренных классов АС в свою очередь подразделяется на подклассы в соответствии с некоторым признаком.
Класс производственных автоматизированных систем можно разбить на подклассы в соответствии с внедрением вычислительной техники в различные 29


стадии «жизненного* цикла изделия: научные исследования •— проектирование производство — испытания.
Применение ЭВМ в научных исследованиях привело к появлению автоматизированных систем научных исследований (АСНИ).
АСНИ представляют собой инструментальные программные средства, которые используются научными работниками при творческих процессах выработки и проверки научных идей, технических новшеств и т. д. В основном АСНИ реализуют следующие режимы:
информационный поиск по научно-технической информации;
оценку эффективности и качества выработанного научного решения;
управление процессов и обработку результатов проведения натурных экспериментов;
моделирование сложных процессов на ЭВМ; проведение и обработку экспертизы и т. д. Внедрение вычислительной техники в процессы проектирования приводит к возникновению систем автоматизированного проектирования (САПР). Они ориентированы на использование комплекса специальных технических средств, включающих ЭВМ, коллективом специалистов проектных подразделений институтов и предприятий. САПР используются для автоматизации как творческих процедур в процессах выработки проектного решения по новому изделию или технологии его изготовления, так и для автоматизации инженерно-технических и технико-экономических расчетов, выпуска проектно-сметной документации, формирования программ для станков с ЧПУ.
Особенностями САПР являются специальные требования к составу компонентов этого типа систем. Так как САПР предназначены для использования непосредственно специалистами по проектированию, они должны иметь специальные развитые средства диалога проектировщика с ЭВМ.
Состав технических средств САПР специализирован и охватывает все устройства, требуемые в процессе проектирования (устройства считывания графической информации, графические и алфавитно-цифровые дисплеи, графопостроители). Использование САПР как инструментального средства требует специальной подготовки специалистов по проектированию.
30


Наиболее распространенные области применения САПР:
автоматизация научных исследований в процессе проектирования;
задачи синтеза изделия;
проектирование форм, компоновка, трассировка; моделирование поведения объектов при эксплуатации;
инженерно-технические и технико-экономические расчеты;
выпуск проектной документации; автоматизация расчета смет;
выпуск технологической документации (маршруты, hapii.i, режимы обработки);
формирование программ для станков с ЧПУ.
Для предприятий с непрерывным характером производства (химия, нефтепереработка, энергетика) внедрение вычислительной техники привело к появлению автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).
Само непрерывное производство характеризуется ограничейной номенклатурой выпускаемой продукции, определенными видами сырья, жесткими связями по маюрпальпым потокам между высокоспециализированным оборудованием. При этом технологический процесс характеризуется сотнями и тысячами контролируемых и регулируемых параметров. Информация о состоянии процесса носит физический характер (электрические, оптические, механические и другие сигналы). Сигналы фиксируются специальными датчиками, встроенными в технологический процесс.
ЭВМ собирает информацию, обрабатывает данные и но системе специальных математических моделей, адекватных реальному процессу, вырабатывает значения управляемых параметров. Эти значения преобразовываются в требуемое представление, и через исполнительные механизмы осуществляется воздействие на параметры процесса. Точность управления процессом определяется качеством математических моделей, которые обычно являются имитационными многопараметрическими. Необходимо также, чтобы управление от ЭВМ осуществлялось в темпе протекания самого процесса, т. е. в режиме реального времени. При этом должна быть обеспечена высокая аппаратурная надежность датчиков, преобразователей и исполнительных механизмов. АСУТП
31


являются системами, эффект от применения которых наиболее ощутим, так как оптимизация режимов работы позволяет получить требуемое качество продукции при минимизации трудовых, материальных и энергетических затрат с одновременным повышением производительности оборудования.
Предприятия с дискретным характером производства отличаются большой номенклатурой сырья, разнообразным переналаживаемым оборудованием, мно- гооперационностью обработки изделия. При этом время самой обработки составляет 5—10% времени производственного цикла. Остальное время занимают транспортировка, переналадка, подготовка к работе, удаление отходов и т. д.
Для дискретного производства возможно несколько вариантов использования вычислительной техники. При первом, самом простом, автоматизируется лишь процесс обработки изделий на станках с ЧПУ. При этом замена инструмента, установка заготовки, снятие детали не автоматизированы.
Широко используются в дискретном производстве промышленные стационарные или передвижные роботы (ПР). ПР имеют исполнительное устройство (манипулятор) с несколькими степенями свободы и перепрограммируемое устройство программного управления. ПР применяются для автоматизации различных операций (сварка, покраска, погрузка, разгрузка, транспортировка и т. д.).
Для обеспечения производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик может использоваться автономно работающее, управляемое через ЭВМ технологическое оборудование, называемое гибким производственным модулем (ГПМ).
Гибкий производственный модуль в совокупности с промышленными роботами образует робототехнический комплекс (РТК), который функционирует автономно и комплексно управляется ЭВМ.
Из совокупности ГПМ могут быть собраны гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) с определенной последовательностью технологических операций, а также гибкий автоматизированный участок с разнообразными возможностями по изменению последовательности технологического оборудования.
Высшей степенью автоматизации дискретного производства является гибкая производственная система 32


(ГПС)—совокупность оборудования с ЧПУ, РТК, ГПМ и систем их обеспечения, включающих автоматизированную транспортно-складскую систему, авто- ма I нзированную систему инструментального обеспечения, систему автоматизированного контроля и удаления отходов.
Внедрение вычислительной техники в процессы проведения испытаний приводит к созданию автоматизированных систем проведения испытаний (АСПИ), функциями которых являются задание текстовых программ и сигналов, сбор информации о поведении объекта во время испытаний, анализ и обработка результатов испытаний и выдача итогового заключения.
В юрой класт* систем — экономико-организацион- ныс iiiineinrii.iiipoiiaHiibie системы управления — может быть разбит на подклассы в соответствии с принятой в народном хозяйстве структурой органов управления.
Первый подкласс составляют автоматизированные системы, которые появляются при внедрении вычислительной техники в общегосударственном и межотраслевых функциональных органах управления нарочным хозяйством (Госплан СССР, Госснаб СССР, ЦСУ СССР и г. д.).
В зависимое in от цели автоматизации и функционирования соответствующего органа общегосударственные автоматизированные системы имеют определенные различия в названии:
АСПР — автоматизированная система плановых расчетов Госплана СССР;
АСГС — автоматизированная система государственной статистики ЦСУ СССР;
ЛИУС — автоматизированная информационно-уп- равляющая система Госстандарта;
АСФР — автоматизированная система финансовых расчетов Минфина СССР;
АСУ «Труд» —АСУ Госкомтруда СССР и т. д.
Для органов, осуществляющих отраслевой принцип управления, можно рассмотреть двухзвенную структуру: министерство (ведомство) — предприятие. Внедрение вычислительной техники в управление на уровне министерства (ведомства) привело к появлению отраслевой автоматизированной системы управления (ОАСУ), которая представляет совокупность административных и экономико-математических методов, средств вычислительной техники и связи, позво2 Зак. 603
33


ляющих органам управления министерств и ведомств осуществлять управление отраслью.
В ОАСУ осуществляются сбор, передача, обработка и анализ информации, предусматривающие обязательное участие аппарата управления в принятии решений и доведении этих решений до предприятий и организаций.
Внедрение вычислительной техники в системе управления предприятием приводит к появлению автоматизированной системы управления предприятием (АСУП), которая предназначена для управления предприятием как автономно, так и в составе АСУ производственного объединения пли ОАСУ.
Если рассматривать предприятие как систему, в общем случае представляющую собой иерархическую совокупность таких элементов, как производство, цех, участок, бригада, можно говорить об использовании средств вычислительной техники в системе управления каждого из этих уровней. Соответственно появляется АСУ производством, цехом, участком и т. д.
Нижний, основной уровень в этой иерархии будет представлять использование вычислительной техники на рабочих местах специалистов по управлению. В этом случае применяется понятие «автоматизированное рабочее место» (АРМ).
Внедрение вычислительной техники в территориально-административные органы управления приводит к появлению территориальных автоматизированных систем. В соответствии со структурой территориальных органов управления внедрение вычислительной техники привело к созданию следующих систем:
республиканские автоматизированные системы управления народным хозяйством (РАСУ) — АСУ союзных республик;
территориальные автоматизированные системы управления (ТАСУ) — АСУ автономных республик, краев, областей;
автоматизированные системы управления городским хозяйством (АСУГХ).
РАСУ — это комплекс всех взаимосвязанных автоматизированных систем (функциональных подсистем РАСУ) планирования и управления народным хозяйством республики, включая межотраслевые, отраслевые, республиканские и территориальные звенья.
34


Основной целью создания республиканской АСУ является совершенствование планирования и управления народным хозяйством республики в целях опшмального использования всех материальных, финансовых и трудовых ресурсов, повышения экономической эффективности общественного производства, оперативности и эффективности автоматизации сбора н обработки информации для директивных органов республики, и в первую очередь ЦК Коммунистической партии и Совета Министров республики.
Территориальные АСУ автономных республик, краев н областей предназначаются для решения за- ыч планирования развития местной промышлен- н<и hi, (•(’.’!i,< кою хозяйства и водоиспользования, стропил Iл Iна, ласIройки, землепользования, жилищного, коммунального хозяйства н благоустройства, транспорта п связи, торговли, общественного питания, бытового обслуживания.
Повысился интерес к автоматизации процессов планирования и управления городским хозяйством крупных городов. В ряде крупных городов (Москве, Киеве, Ленинграде и др.) ведется большая работа по <о1ланн1о ЛСУГХ. Эффективность таких АСУ зависит or cidieini охвата иерархических уровней управления, начиная от высших (управление городом как системой в целом) и кончая нижними (локальные подсистемы городского хозяйства и производственного комплекса).
АСУГХ — совокупность экономико-математических методов, средств вычислительной техники, оргтехники и связи. Ее основу должны составить имеющиеся н разрабатываемые АСУ функциональных звеньев управления городским хозяйством: городским строительством, транспортом, учетом и распределением жилплощади и т. д.
Практика автоматизации управления народным хозяйством в территориально-административном разрезе постепенно охватывает все уровни иерархии управления. Если 10—15 лет назад речь шла о создании республиканских, территориальных АСУ (областных АСУ и АСУ городов), то сегодня поставлена задача создания АСУ административного района, территориально-производственного и агропромышленного комплексов.
Цель создания АСУ административного района — совершенствование управления предприятиями и 2*
35


организациями района, а также административным районом в целом. Кроме того, она должна обеспечить необходимыми данными республиканский уровень (республика без областного деления)—АСПР, АСГС, АСФР и другие межотраслевые и отраслевые АСУ.
Автоматизированные системы управления территориально-производственными комплексами (АСУТПК) пока в стране широкого распространения не получили, так как нет строгой теории и практики создания структур управления ТПК.
В этих комплексах вопросы автоматизации планирования и управления решаются как составная часть АСПР, отраслевой или территориальной АСУ.
В настоящее время существенно повышаются требования к системе управления агропромышленным комплексом (АПК), к эффективности и качеству принимаемых решений, улучшению стиля и методов хозяйствования.
Главные задачи АСУАПК:
совершенствование научно-методического уровня управленческой работы;
выработка и реализация оптимальных управленческих решений, обеспечивающих повышение эффективности АПК путем проведения комплексных многовариантных и прогнозных расчетов по развитию сельского хозяйства;
своевременность принятия оперативных решений; обеспечение информационно-вычислительным обслуживанием предприятий и организаций всех отраслей АПК;
накопление и хранение больших объемов информации для использования ее при выполнении управленческих функций;
обеспечение надежной информационной связи между объектами в рамках АСУАПК, а также между АСУАПК и автоматизированными системами управления общегосударственного и отраслевого характера.
Технической базой территориально-административных АСУ являются территориальные вычислительные центры коллективного пользования.
Одна из задач территориального ВЦ — организация системы информации об экономических объектах с целью накопления и хранения в банке данных совокупности экономических показателей для последую- 36


щсго обеспечения ими в централизованном порядке m гх АСУ, функционирующих в данном регионе.
Но степени охвата автоматизацией все АС можно p i <(>и и» на пять классов:
первый класс составляют позадачные АС, в которых автоматизируются отдельные, практически не t вязанные между собой задачи. Обычно эти системы нс оььедннепы ни функционально, ни информационно. Под каждую автоматизированную задачу собираются и организуются своп данные;
нго/ю/7 класс характеризуется автоматизацией взаимосвязанных задач, которые группируются в подси-
< |смы. вы зеленные по некоторому признаку (функ- iiiHHi.i iiaii.p’, ресурсные', целевые и т. д.). Для обеспечении p.itioi огногобное I и подсистем формируются локальные о.ззы данных нлн взаимосвязанные информационные файлы;
третий класс — системы, в которых реализованы в 1анмосвязн между подсистемами, как правило, на основе единого информационного банка данных, при >гом подсистемы объединяются в более крупные кон-
< | рукцнн (например, блоки «учет», «анализ», «планирование •, ■ прогнозирование»). Объединение не носит (|юрм 1ЛЫЮ1 о характера, интеграция внутри системы производится на функциональном и модельном уровнях, при этом цели, модели, критерии и ограничения, организация информации, информационная технология взаимоувязываются в рамках каждого уровня, каждого блока;
четвертый класс — АС, в которых полностью реализуется интеграция путем слияния блоков в единую систему с единым информационным банком данных и единой информационной технологией обработки данных и реализации функций управления;
пятый класс — интегрированные системы, в которых объединяются АС различных типов и назначений с реализацией комплексной автоматизации производства и управления. При этом обеспечивается интеграция функциональная, информационная, техническая, организационная и математическая.
По качественному уровню разработки АС можно отнести к одному из пяти классов:
информационные системы; системы обработки данных; советующие системы;
системы принятия решений;
37


системы с интеллектуальными компонентами.
Информационные системы в своей основе содержат аспекты сбора, хранения и обеспечения доступа к большим объемам количественной и текстовой информации. Различают информационно-поисковые системы (ИПС), информационно-справочные системы (ИСС) и системы обработки текстов.
Информационно-поисковые системы предназначены осуществлять поиск полных текстов документов, вторичных документов (например, рефератов), названий или адресов документов, которые могут храниться как в ЭВМ, так и вне ее. В ЭВМ хранятся в том и другом случае формализованные описания документов, которые носят название поисковых образов и содержат краткое описание их содержания. Потребители информации, желая найти документы по той или иной тематике, направляют в систему запрос, который является поисковым предписанием. По результатам поиска выдаются либо полный текст отобранных документов, либо ссылки на те документы, которые соответствуют запросу с той или иной степенью достоверности, избыточности или недостаточности.
Информационно-справочные системы ориентированы в большей степени на сбор, хранение и выдачу по запросу пользователя формализованной информации экономического, технического или технологического характера. Можно считать, что ИСС ориентированы на работу с конкретизированными данными цифрового или текстового типа. Различают ИСС по виду запроса и форме представления результата. Запрос может быть стандартный и произвольный. Результат может быть представлен либо справкой стандартной формы, либо форма проектируется в произвольном виде по желанию пользователя в момент обработки его запроса.
Системы обработки текстов предназначены создавать, редактировать, форматировать, хранить и тиражировать тексты (письма, статьи, рефераты, приказы, распоряжения и т. д.) непосредственно пользователем.
Информационные системы могут быть смешанного типа с объединением рассмотренных выше возможностей работы с информацией.
Автоматизированные системы обработки данных (АСОД) предназначены для реализации вычислений
38


данных по формализованным алгоритмам расчетов на ЭВМ. ЛСОД ориентированы на автоматизацию так называемых рутинных, нетворческих процессов обработки (учет, инженерно-технические и планово-аналитические расчеты).
Советующие системы в автоматизированном режиме формируют на ЭВМ некоторые варианты допустимых в данной конкретной ситуации решений организационного или технического плана. Эти рекомендации выдаются человеку, который их оценивает и принимает решение о возможности воплощения этих рекомендаций пли отказывается от них и сам выраба- 1ына<‘т п принимает решение. В основу советующих анI• i\].11 и hiрованиых систем должны быть заложены М а I г м a I 11Ч • *< та I < ’ Mol.r ли различных видов. Эти модели дол /к н ы быть адеква гны реальной действительности, т. с. процессу, протекающему в объекте или системе управления.
Системы принятия решений характеризуются тем, что вариант решения, выработанный ЭВМ, безусловно принимается к исполнению. Причем для производ-
< Imaiных систем (АСУТП, ГПС, системы диспетчер-
< ко|(1 \ нравл(Ч1пя) реализация принятого ЭВМ решения осущес! влягтся автоматически через соответствующие исполнительные механизмы.
Автоматизированные системы с интеллектуальными компонентами характеризуются наличием в ЭВМ, кроме традиционных баз данных, еще двух составляющих: базы знаний и базы целей. Базы данных (БД) содержат формальные количественные характеристики объекта и системы управления им, базы знаний (БЗ) —описание неформальных семантических (смысловых) представлений о внешней по отношению к ЭВМ среде, т. е. в базах знаний содержатся некоторые качественные характеристики объектов, отношений между ними, допустимых действий, ситуаций, абстракций, стереотипов и т. д.; базы целей (БЦ) содержат представления о взаимосвязанных целях, подцелях, методах и средствах их достижения, характерных для моделируемого объекта. В зависимости от описания конкретной ситуации и поставленной цели автоматизированная система оперируете БЦ и БЗ на неформальном уровне их представления с выработкой новых методов, правил, моделей и алгоритмов и с обращением к традиционной БД по мере не-


обходимости. Такие системы актуальны для применения в творческих процессах научных исследований, проектирования и управления.
Первым этапом создания АС с интеллектуальными компонентами является реализация экспертных систем, в которых накапливаются, обобщаются и развиваются опыт и знания специалистов по конкретным видам деятельности.
По характеру объекта управления АС разделяются на промышленные, коммерческие, транспортные, медицинские, общественно-политические и т. д. Эти системы могут иметь много общих подходов к реализации обеспечивающих средств, но существенно различаются по функциональным аспектам, математическим моделям, экономической и организационной сущности автоматизируемых функций.


Глава 3
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
3.1. 	Принципы проектирования эффективных систем
В процессе развития как научных, так и прикладных ражи в области разработки, внедрения и дальнейше- paiiiniioi автоматизированных систем формирова- Hui. <н HOIIBI.H- принципы их создания. Процесс этот п<* ia к< hi вен. Дело в том, что, несмотря иа универсальность принципов, их конкретные проявления име- ю| целый ряд особенностей как для различных типов систем, так и для начальных условий разработки. Именно поэтому при создании конкретных систем в зависимости от реально сложившейся ситуации универсальные принципы и положения требуют дополни- н* iiaioii проработки и детализации.
Различные авторы по-разному группируют и оценивают по важности принципы создания автоматизированных систем. Однако можно выделить ядро — группу принципов, бесспорных, с точки зрения специалистов в области автоматизации, и получивших подтверждение при практическом внедрении автоматизированных систем.
Принципы без ранжирования по важности условно разделяют па три группы: управленческие, системотехнические, организационные.
К первой группе относятся принципы системности, комплексности, эффективности создаваемых систем и принцип новых задач.
Принцип системности требует, чтобы проектирование автоматизированной системы базировалось на предварительном системном анализе как объекта управления, так и соответствующей системы управления. Системный анализ социально-экономического объекта предполагает определение целей и критериев оценки качества функционирования объекта, а также всего комплекса вопросов (структура, методы планирования и управления), которые необходимо решить для того, чтобы проектируемая система наилучшим 41


образом соответствовала поставленным задачам, т. е. для создания эффективной автоматизированной системы необходимо предварительно построить по возможности формализованную модель функционирования объекта. Принцип системности вытекает из очевидного положения о том, что проектирование системы управления невозможно без знания (формализованного описания) характеристик управляемого объекта.
Принцип комплексности требует взаимоувязки всех работ, проводимых по совершенствованию производства и управления, в том числе и работ по автоматизации. Комплексность работ по автоматизации можно рассматривать в двух аспектах.
Первый аспект относится к тому, что эффективность социально-экономической системы определяется рядом взаимосвязанных факторов: действующим хозяйственным механизмом, используемыми технологиями, имеющимся оборудованием, социально-психологическими моментами, принятой структурой управления и рядом других факторов.
Использование вычислительной техники для интенсификации производства и управления является лишь одним из путей повышения их эффективности. Эффективность автоматизации достигается только при едином планировании всего комплекса мероприятий, направленных на интенсификацию производства, с использованием единой методической основы.
Второй аспект комплексности автоматизации определяется многофункциональным характером существующих в настоящее время эффективных приложений вычислительной техники в производстве и управлении. Как показала практика, системы, автоматизирующие не одну функцию, задачу или технологическую цепочку обработки данных, а их взаимосвязанный комплекс, являются более эффективными.
Принцип комплексности получил реальное воплощение в переходе от создания локальных систем к созданию интегрированных автоматизированных систем (ИАС).
Одним из важнейших положений разработки любой автоматизированной системы является принцип эффективности автоматизации. Эффективность систем связана в первую очередь с правильным выделением круга автоматизируемых функций, технологий и задач, определением источников эффективности и воз42


можностью ее повышения за счет автоматизации. Не-» смотря на очевидность высказанного положения, до сих нор встречаются системы, эффективность которых и.in недостаточна, или даже отрицательна.
В качестве критерия оценки эффективности авто- ма ниацин для большинства систем используется экономическая эффективность. Критериями эффективно- chi могут также выступать уменьшение времени об- < л\ /кивания, повышение уровня информированности пользователей и ряд других характеристик.
Принцип новых задач. Нельзя проектировать авто- мн I н трованные системы только в расчете на те ме- ■|<и1.| решения задач и на те технологии, которые ре- .1 П1»\ю|гч I ра 1НННОН11ЫМИ методами. При автомати- I.HIIIII п<. »(»\<» -IHMO разрабатывать и внедрять новые мгнгц.1 н.1.1 нир<Huiння н управления, новые информационные icxiiojioi ин, коюрые в традиционной системе нельзя использовать из-за невозможности обработки и передачи большого объема информации в требуемое* время.
11роведеипе в рамках автоматизированных систем •ю.пжо локальных учетно-отчетных расчетов оказыва- «н я, как правило, неэффективным. В то же время комп.п-КЗ пая анIома 1 пиния технологии и планирования с использованием современных математических методов и моделей обеспечивает окупаемость системы за сроки, существенно ниже нормативных.
Ко второй группе относятся системотехнические принципы, которые должны соблюдаться при создании высокоэффективных систем: комплексного использования вычислительной техники и программных средств, тииовости, создания единой информационной базы системы, организации непосредственного общения пользователя с системой, развития системы.
Комплексность в использовании технических и программных средств при создании автоматизированных систем приобретает все большее значение по мере расширения сфер применения вычислительной техники.
С каждым годом появляется все больше эффективных приложений в различных сферах производства и управления:
в системах организационного управления создаются системы для обработки текстов, таблиц, информационно-справочные системы, системы анализа хозяйственной деятельности, электронная почта;
43


для различных категории инженерных и управленческих работников внедряются АРМ;
на производстве и в проектных организациях внедряются АСУТП, САПР.
Причем, как правило, различные системы для одного и того же объекта проектируются несколькими организациями с использованием разного программного обеспечения. В результате на одном объекте (на предприятии, в КБ. в министерстве) в эксплуатации находится сразу несколько систем, развиваемых различными службами.
Для повышения эффективности использования вычислительной техники путем уменьшения эксплуатационных расходов, расширения функциональных возможностей систем комплексного использования вычислительных ресурсов необходимо осуществлять комплексное планирование создания и развития различных автоматизированных систем на базе локальных вычислительных сетей (ЛВС) и их поэтапного объединения в сети более высокого уровня, а также с территориальными сетями.
Принцип типовости был сформулирован в процессе накопления опыта создания большого числа АС. Как в нашей стране, так и за рубежом количество автоматизированных систем неуклонно растет. Накопленный опыт разработки и внедрения систем свидетельствует, с одной стороны, о нецелесообразности индивидуального проектирования, а с другой — о невозможности разработать одну типовую систему, подходящую для любого конкретного объекта. Поэтому, чтобы ускорить создание АС, проводится разработка типовых модулей. Они создаются на различных уровнях общности — на уровне отдельных стандартных программ и процедур обработки информации, решения отдельных производственно-хозяйственных задач, создания типовых подсистем и, наконец, для групп однотипных предприятий на уровне типового проекта системы. Создаются типовые модули и на уровне технических комплексов, и на уровне общего и прикладного программного обеспечения.
В зависимости от характеристик конкретного объекта автоматизации разрабатывается проект, состоящий из модулей различных типов. При создании системы в первую очередь используются крупные типовые модули. Далее для учета специфики объекта используются более мелкие модули. Если же находят44


ся специфические задачи, необеспеченные стандартными модулями, то проводится индивидуальное проектирование.
Такая индустриальная технология создания систем повышает их эффективность за счет резкого снижения iручозатрат, особенно на этапах рабочего или техно- раоочего проектирования. Принцип типовости приводи г к ускорению широкого внедрения систем различных классов, повышает качество создаваемых CHI’I ГМ.
В качестве обязательного при разработке автома- I н шровапных систем выдерживается принцип создании единой информационной базы системы. В соот- н< к 1ВПН с чтим принципом при проектировании си- < |гмы ирг i\< ми I рнваетея создание единого банка 1.Н1НЫХ. Li и го I'uiiiiic ношоляет отделить данные от прикладных программ, упростить систему актуализации данных, организовать доступ к данным различным категориям пользователей, повысить сохранность тинных.
Развитие вычислительных сетей и соответствующих приложений привело к созданию распределенных о.iiihoii Liiiiiux, изо еще в большей степени повышает »ффгк I minor 11. информационною обслуживания поль- IOH.I |глгй, применяемых I сх и Нисских средств и увеличивает надежность системы информационного обеспечения.
Следующее принципиальное положение, которое необходимо соблюдать при создании автоматизированных систем,— организация непосредственного общения конечного пользователя с системой. Развитие программных и технических средств, в первую очередь мини и микроЭВМ, ИВС, позволило создавать автоматизированные системы с организацией прямого доступа пользователей к данным и их обработке.
В результате появилась реальная возможность перехода па новую информационную технологию решения управленческих задач в автоматизированном режиме. Пользователь получает возможность работать в рамках АС без посредника.
С этой целью разрабатываются диалоговые процедуры, системы с языками сверхвысокого уровня. Изучение этих языков требует нескольких часов или дней. Это позволяет работникам аппарата управления и другим категориям пользователей (инженерам, технологам, конструкторам и т. д.) решать свои задачи 45


в требуемый момент времени и даже создавать свои собственные приложения. Эффективность решения задач в системах, функционирующих по такой схеме, резко возрастает.
Принцип непрерывного развития относится прежде всего к системам организационного типа. Суть его заключается в том, что АСУ должна принципиально проектироваться как динамичная, с определенной степенью избыточности. Это обусловливается двумя причинами: во-первых, тем, что организационные системы непрерывно изменяются, развиваются (последнее в свою очередь приводит к увеличению объема информации й сложности ее обработки); во-вторых, тем, что появляются более совершенные и дешевые технические и программные средства. Поэтому появляется возможность решать в автоматизированном режиме более широкий класс задач, совершенствовать методы и технологию решения задач.
Принцип развития обусловлен и тем, что на практике сложные автоматизированные системы создаются поэтапно (очередями). Поэтому важно, чтобы при реализации каждого последующего этапа требовалось как можно меньшее перепроектирование обеспечивающей части системы. В первую очередь это относится к информационному, программному техническому обеспечению.
Организационные принципы создания АС различных типов вытекают из особенностей объекта автоматизации, используемой технической базы и автоматизируемых функций. Остановимся на следующих, с нашей точки зрения, важнейших организационных принципах: первого руководителя, подготовки персонала к внедрению системы и предварительной подготовки объекта к внедрению системы.
Принцип первого руководителя заключается в том, что организатором и главным конструктором АС должен быть руководитель соответствующей организации (или его первый заместитель). Так как разработка и внедрение АС имеют целью повышение эффективности функционирования социально-экономического объекта в целом, направлять и руководить работами должен не специалист в области автоматизации, а специалист в данной предметной области, глубоко знающий цели и задачи организации, направления развития, узкие места.
46


Внедрение АС сопровождается проведением мероприятий организационного и правового характера: изменением методов работы, структуры управления и функциональных обязанностей работников управленческого аппарата, инженеров, конструкторов, технологов, рабочих, что в конечном счете приводит к переходу на новую информационную технологию. Такие мероприятия осуществляются только первым руководителем организации.
Одна из важнейших задач руководителя — создать условия, в которых работники были бы заинтересованы внедрять и использовать для решения практических задач созданную систему. Заказ на создание, разработку и внедрение АСУ должен проводиться под непосредственным контролем руководителя. Отечественный и зарубежный опыт достаточно убедительно свидетельствует, что всякая попытка передоверить руководство созданием АС организационного типа другим лицам неизбежно приводит к снижению ожидаемого эффекта.
Следующее положение, которое необходимо реализовать в процессе проектирования и внедрения АС всех типов,— осуществление предварительной подготовки персонала к работе в новых условиях.
Автоматизированные системы создаются для повышения эффективности и производительности труда рабочих, инженерно-технических работников, работников аппарата управления, для повышения эффективности использования имеющихся ресурсов. Эффективность производства и управления увеличится лишь в том случае, если созданные системы будут грамотно применяться конечными пользователями. Поэтому в процессе разработки систем необходимо осуществить предварительную подготовку различных категорий работников, которые должны использовать проектируемые АС. Это достигается повышением квалификации руководителей и сотрудников организации, предприятия.
Обучение организуется в институтах повышения квалификации, на предприятиях, в соответствующих центрах подготовки руководителей. Программы и объем занятий по различным вопросам определяются функциями, которые предстоит выполнять соответст* вующим работникам при внедрении АС, а также технологией работы в новых условиях.
47


При проектировании и внедрении автоматизированных систем необходимо осуществление предварительной подготовки объекта к внедрению системы. В предварительную подготовку объекта входит комплекс мероприятий, определяемый типом создаваемой системы, принятой структурой управления, существующей информационной системой, принятыми методами планирования и управления.
Предварительная подготовка объекта осуществляется на основе проекта разрабатываемой системы и может включать изменение:
организационной структуры отдельных звеньев или системы в целом;
функциональных обязанностей различных подразделений;
системы информационного обеспечения системы документооборота;
технологических цепочек сбора, передачи и обработки данных, а также совершенствование системы нормативно-справочной информации.
Соблюдение перечисленных принципов является необходимым условием создания высокоэффективных систем, обеспечивающих комплексную автоматизацию производства и управления и поэтапный переход на новую технологию производства и управления.
3.2. 	Интеграция в автоматизированных системах
В настоящее время формируется новый этап в развитии автоматизированных систем — переход от создания и функционирования локальных автоматизированных систем различного типа к созданию интегрированных автоматизированных систем (НАС). Этот этап необходимо рассматривать как результат закономерного развития автоматизации, и в первую очередь развития принципа комплексности. В основе процесса интеграции в автоматизации лежат следующие группы факторов:
развития народного хозяйства, его звеньев и элементов;
развития системы управления народным хозяйством;
развития технических, программных средств и математических методов.
Первая группа факторов связана с развитием экономики, уровнем общественного разделения труда и 48


его прогрессивных форм — специализации, дифференциации, концентрации и кооперирования производства. Перечисленные факторы предъявляют особо жесткие требования к процессу планирования и управления социально-экономическими объектами.
Вторая группа факторов включает совершенствование хозяйственного механизма, форм и методов управления, в частности: рациональное сочетание централизации и децентрализации в управлении, развитие межотраслевого кооперирования, усиление прямых производственных связей, рациональное построение и функционирование управляющих органов на всех уровнях иерархии, развитие программно-целевого подхода в управлении.
Первая и вторая группы факторов требуют создания более совершенных систем управления технологическими процессами и процессами организационного управления, разработки более совершенных методов, технологий и процедур управления на различных уровнях социально-экономической системы.
Одним из мощнейших инструментов совершенствования методов, технологий и процедур управления является создание интегрированных автоматизированных систем различных классов. Развитие АС в направлении интеграции (или создание систем такого класса) означает по существу расширение классов задач управления, процедур управления, технологических операций, обеспечивающих процесс управления, реализация которых осуществляется с использованием технических и программных средств, математических методов.
Третья группа факторов—развитие технических, программных средств и математических методов. Основные из них следующие: развитие локальных и территориальных информационно-вычислительных сетей (сетей территориально-вычислительных центров и зон ГСВЦ и ОГСПД), развитие персональных ЭВМ, способных работать как в автономном режиме, так и в качестве терминалов сети. Важными факторами, позволяющими решать задачи управления взаимодействующими системами, являются развитие техники связи (прежде всего каналов связи, методов коммутации, сетевых программных средств), организация обработки данных.
Развитию интегрированных систем на предприятиях способствует большая работа, проводимая во всех
49


отраслях народного хозяйства по техническому перевооружению и реконструкции предприятий.
Широкое использование в дискретном производстве станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, роботов-манипуляторов, другого программно-управляемого оборудования также является необходимой предпосылкой создания ИАС.
Таким образом, курс на интенсивное развитие нашей экономики, наличие опыта и уже достигнутая степень автоматизации производства и управления создали необходимые условия к переходу на следующий уровень автоматизации — создание ИАС.
Процесс интеграции АС заключается в совершенствовании методов и технологии решения задач управления, определяемых многосвязностью управляемых объектов и необходимостью координации в многоуровневых системах.
Автоматизированные системы, используемые при управлении техническими и организационными взаимосвязанными объектами, принято называть интегрированными.
Если локальные АС функционируют на ряде взаимосвязанных объектов, то при их интеграции для реализации автоматизированной технологии совместного решения задачи необходимо обеспечить: единую методологию и метод решения задачи; единую, взаимоувязанную технологию их решения; единое (совместимое) информационное обеспечение решения задачи;
комплекс совместимых технических средств, позволяющих реализовать данный метод и технологию решения задач;
комплекс программных средств, позволяющих осуществить требуемую технологию.
ИАС, как и любая АС, включает основные компоненты — функциональную и обеспечивающую части.
Функциональная часть ИАС представляет собой множество взаимосвязанных, относящихся к различным объектам технологий задач и процедур управления, решение которых осуществляется комплексно в автоматизированном режиме. Задачи, решаемые в рамках ИАС, могут быть сгруппированы в подсистемы, комплексы, блоки, выделяемые по какому-либо признаку. Решение каждой задачи в рамках ИАС представляет собой реализацию одной или нескольких технологических цепочек обработки информации, 50


приводящих к выработке управляющего воздействия для многоуровневой системы.
Функциональная часть ИАС определяется принятой структурой разбиения системы управления на ряд составляющих, а также действующим механизмом координации в рассматриваемой системе.
Важнейшей задачей интегрированных систем является согласование целей отдельных подсистем, обеспечивающих эффективное функционирование системы в целом. Это достигается разработкой единой модели или комплекса моделей с соответствующими интерфейсами и соответствующих согласованных процедур для решения задач управления.
Другим компонентом системы является обеспечивающая часть — все то, что необходимо для комплексного решения функциональных задач в процессе нормальной эксплуатации ИАС.
В состав обеспечивающей части ИАС входят следующие основные подсистемы:
информационное обеспечение, включающее распределенные базы данных, языки описания и манипулирования данными;
программное обеспечение, включающее систему управления распределенным автоматизированным банком данных, систему единых требований к общесистемному программному обеспечению, сетевое программное обеспечение;
математическое обеспечение, включающее системы взаимоувязанных математических моделей процессов планирования и управления;
организационное обеспечение;
техническое обеспечение, включающее вычислительные средства, каналы связи для организации вычислительной сети, терминальные станции.
Структура интегрированной автоматизированной системы — количество иерархических уровней, локальных систем и различных связей в ИАС — полностью определяется целями системы, технологией их достижения, особенностями каждого конкретного объекта.
Создание интегрированной системы может осуществляться двумя путями:
разработка новой системы (без учета уже созданных систем для автоматизации решения локальных задач);
51


развитие уже созданных систем различных уровней и назначений с целью автоматизации решения взаимосвязанных задач.
При реализации второго пути возникают трудности, которые связаны с организацией межмашинного интерфейса, с разнотипностью применяемого в комп- лексируемых системах общего программного обеспечения (операционных систем, систем управления базами данных и т. д.), с отсутствием полного набора типовых модулей, обеспечивающих организацию обмена данными и совместную обработку данных. Даже при удовлетворительном решении перечисленных вопросов надежность всей обеспечивающей части оказывается недостаточной для функционирования системы в режиме нормальной эксплуатации.
Основные направления интеграции определяют вид интегрированных автоматизированных систем управления. Так как основными объектами управления являются предприятия и отрасли народного хозяйства, то в качестве основных систем развиваются интегрированные автоматизированные системы (/правления отраслью (ИАСУО), предприятиями (ЙАСУП).
В отраслевых ИАС в качестве составных локальных элементов рассматриваются системы управления предприятиями, научными институтами, проектно-конструкторскими организациями, объединениями, отраслевая система. Так как отдельные элементы отраслевой системы принадлежат к одному и тому же виду — АС организационного типа, то и интегрированная система будет относиться к тому же типу.
В ИАСУП составляющими элементами являются: автоматизированные системы управления технологическими процессами, гибкие производственные комплексы, АРМы конструкторов, технологов, АС организационного типа. Цель создания ИАСУП — повышение эффективности производства и управления за счет четкой организации взаимодействия между отдельными составляющими всего производственного цикла. При создании ИАСУП организуется совместное функционирование как однотипных, так и разнотипных систем.
В рамках ИАСУП в качестве самостоятельных выделяются два направления интеграции — создание организационно-технологических систем (АСУОТ) и интегрированных автоматизированных систем управления гибкими производственными системами 52


(ИАСУГПС). АСУОТ строятся с целью совместного решения задач управления технологическими процессами в реальном масштабе времени с решением задач организационного управления производством. Так как ГПС включают целый ряд подсистем, выполняющих локальные задачи, то единый управляющий комплекс должен строиться как интегрированная система.
Еще одним перспективным направлением развития интеграции в АС является разработка целевых автоматизированных систем, реализующих задачи планирования и управления целевыми комплексами, программами. К этому же классу относятся интегрированные системы управления жизненным циклом изделия, начиная от проведения научных исследований и проектирования изделия и кончая контролем за функционированием изделия в процессе эксплуатации.
Создаются ИАС для совершенствования управления территориально-промышленными комплексами, ИАСУ аграрно-промышленными комплексами и ряд других целевых систем. Дальнейшее развитие получает интеграция при реализации отдельных межотраслевых функций управления и управления функциональными комплексами. В частности, продолжает развиваться в направлении интеграции автоматизированная система плановых расчетов. Интеграция в таких системах реализуется по отраслям, территориям, по временному фактору (интеграция перспективного, текущего и оперативного планирования). Развиваются и системы управления материально-техническим снабжением, капитальным строительством, управления трудовыми ресурсами и т. д.
Перспективным направлением интеграции, которое бурно развивается в последние годы благодаря прогрессу в создании персональных ЭВМ и локальных сетей на основе персональных ЭВМ, является создание систем автоматизации конторской деятельности.
Эти системы предназначены для эффективного выполнения работниками аппарата управления комплекса технологических операций:
подготовки документов (системы обработки текстов);
пересылки сообщений (электронная почта); проведения совещаний (системы телекоммуникаций) ;
53


хранения и ведения данных (локальные базы данных);
работы с документами табличного типа (системы обработки таблиц, системы анализа и др.);
получения и проведения простейших операций по обработке данных (информационно-справочные системы);
контроля и ведения графиков личной работы, контроля исполнения документов и др.
ИАС этого класса направлены на повышение производительности труда работников аппарата управления и в конечном счете эффективности управления. Широкое внедрение подобных систем приводит к переходу к новой информационной технологии во всех сферах и на всех уровнях народного хозяйства.


Глава 4
ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Автоматизация является одним из способов совершенствования управления, который по сравнению с другими способами (например, изменение структур управления, перераспределение прав и обязанностей, изменение системы оценочных показателей) требует существенно ббльшпх материальных затрат, в основном связанных с установкой и эксплуатацией комплекса технических средств и разработкой проекта АСУ. Поэтому при решении вопроса о целесообразности создания АСУ большое внимание уделяется оценке эффекта, который может быть получен при внедрении системы. После ее внедрения определяется эффективность, которую реально дает новая система управления. Последнее требуется для решения вопросов о возможном пересмотре проектных решений и выборе направлений дальнейшего развития системы.
4.1. 	Источники эффективности АСУ
Выбор направлений автоматизации связан с исследованием и оценкой источников возможного эффекта. При этом производственный комплекс надо рассматривать исходя из системных принципов, во взаимосвязи всех его частей — производства и управления, организации и технологии, техники и людей.
Практика убедительно показала, что наибольший эффект может быть получен при комплексном решении задач совершенствования управления, когда автоматизация обработки информации сочетается с разработкой и внедрением более совершенных процедур управления, методов управления, совершенствованием всех звеньев хозяйственного механизма.
Эффект от автоматизации определяется рядом составляющих. Такие составляющие экономической эффективности, как рост объема производства, уменьшение затрат, сокращение потерь, отражают результаты деятельности производственной системы. Управ55


ляющие воздействия и меры по повышению эффективности управления зачастую направлены не на непосредственное их регулирование, а на улучшение общих и частных свойств системы, связанных с экономическими показателями косвенным образом. Например, используемая в организации система контроля исполнительской дисциплины, морально-психологический климат в коллективе, система повышения профессионального мастерства, производственная дисциплина являются характеристиками, во многом определяющими экономические показатели объекта управления. Однако влияние перечисленных характеристик на эти показатели далеко не однозначно и не всегда поддается количественной оценке. Тем не менее при принятии решения о направлениях автоматизации необходимо иметь в виду ее влияние на подобные характеристики системы и объекта управления. отыскивать и использовать пути их улучшения.
Важным источником повышения эффективности производства является экономия производственных ресурсов. Экономия материальных и трудовых ресурсов приводит к уменьшению себестоимости продукции. Образующиеся излишки ресурсов могут быть реализованы разными способами: при пропорциональном высвобождении ресурсов они используются для увеличения объема производства продукции по профилю предприятий, при возникновении непропорциональных излишков ресурсов — для производства непрофильной продукции.
Повышение эффективности использования трудовых ресурсов приводит к росту производительности труда, экономии фонда заработной платы и сокращению персонала. Экономия материалов (помимо уменьшения себестоимости) дает возможность сократить производственные запасы и повысить оборачиваемость оборотных средств. Интенсификация использования оборудования позволяет развивать производство за счет освободившихся производственных мощностей.
На экономию ресурсов направлена большая часть задач АСУ всех уровней и задач САПР. Задачи конструкторской и технологической подготовки производства при их автоматизации и автоматизированные системы проектирования позволяют сокращать расход материалов и выбирать рациональные режимы обработки и технологические маршруты. Задачи планиро56


вания уплотняют графики загрузки оборудования и рабочей силы, сокращают производственные циклы. Задачи учета и анализа дают оперативную информацию по отклонениям от плана для регулирования производства за счет перераспределения ресурсов, выявляют причины производственных сбоев, связанные с нехваткой или выходом из строя ресурсов, и вскрывают дополнительные ресурсные резервы.
Существенное влияние на рациональное использование ресурсов оказывают технически и экономически обоснованные нормы, лежащие как в основе разработки конструкций и технологических процессов, так и в основе производственного планирования. По- стоянное совершенствование нормативов — это объективно необходимый для повышения эффективности расходования и загрузки ресурсов сложный процесс (особенно в условиях многономенклатурных отраслей). Создание автоматизированной системы ведения нормативного хозяйства сопровождается созданием единой нормативной базы, существенно помогает в объективизации и актуализации норм, приводит к сокращению расхода ресурсов и повышению качества обеспеченности ими производства.
Часть производственных потерь связана с браком. На основе точного учета и анализа причин и виновников брака могут быть приняты меры по уменьшению и сокращению брака как в производстве, так и в службах подготовки производства. Последнее особенно важно, так как известно, что основа сокращения брака закладывается рациональными конструкторскими и технологическими решениями.
На повышении эффективности производства сказывается улучшение синхронизации как отдельных компонентов основного производства, так и вспомогательных производств и служб с основным производством. Автоматическое обнаружение неисправностей оборудования позволяет повышать эффективность работы ремонтных служб, уменьшать число простоев из-за отказов оборудования. Система автоматизированного оперативного планирования позволяет вносить быстрые и обоснованные корректировки в планы подготовки оснастки и инструмента. Улучшение управления транспортом не только сокращает расходы на перевозки, но и улучшает обеспечение производства материалами, комплектующими изделиями, заготовками.
57


При освоении новых видов продукции в конструкторскую и технологическую документацию обычно приходится вносить много исправлений. САПР и комплексы задач по технической подготовке производства, использующие нормативно-информационную базу АСУП, позволяют ускорить процесс проектирования, уменьшить число и ускорить процесс доработок и корректировок и, таким образом, сократить общее время освоения новой продукции, а также потери, связанные с освоением продукции, повысить производительность инженерного труда.
С внедрением автоматизации в процесс разработки и освоения новых видов продукции и в систему контроля за соблюдением технологической дисциплины связано использование еще одного источника повышения эффективности производства — улучшения качества продукции. Повышение качества достигается за счет улучшения потребительских свойств продукции — производительности, универсальности, надежности, экономичности и др. Эффект от повышения качества продукции при неизменной цене на нее реализуется в основном у ее потребителей, а у изготовителя улучшение качества приводит к сокращению непроизводственных потерь, связанных с санкциями за низкое качество изделий.
Непроизводственные потери материальных ресурсов при хранении и транспортировке удается уменьшить, улучшив систему учета продукции, материалов, деталей, инструмента на складах.
Улучшение учета, с одной стороны, позволяет снизить нормативы запасов и фактические запасы, ускорив оборачиваемость оборотных средств, а с другой — поддерживать запасы на уровнях, гарантирующих ритмичную работу производства при задержках в снабжении и в заготовительном производстве.
Снижение непроизводительных затрат, связанных с выплатой пени, неустоек, штрафов в связи с невыполнением в срок договоров, недопоставкой продукции, низким качеством продукции, может быть достигнуто повышением качества планирования и регулирования производства, улучшением качества продукции за счет автоматизации управления.
Рассмотренные выше источники экономии ресурсов различного типа могут быть реализованы только в результате четкой, слаженной работы системы управления и управляемого объекта, и в первую оче58


редь в результате эффективной реализации основных функций управления — прогнозирования, планирования, анализа, контроля, оперативного управления. Используемые методы и технология осуществления этих функций определяют во многом и результаты работы всей системы.
В основе эффективных решений по управлению производством лежит высококачественная информация о состоянии производства, о его ресурсах, узких местах и отклонениях от планов, информация о тенденциях изменения состояния производства, позволяющая предсказывать возможные сбои и выбирать наилучшие пути развития системы. Высокое качество информации достигается при удовлетворении ряда требований к ней: достоверности, полноты, своевременности, сохранности. Традиционные системы сбора и подготовки информации для управленческих решений базируются на использовании бумажных носителей. При постоянно усложняющемся характере производства, в условиях его динамичного развития, они перестают удовлетворять предъявляемым требованиям. Оказываются объективно необходимыми автоматизированные системы сбора, передачи, обработки и представления информации, составляющие основу АСУ.
Часть управленческих решений, связанная в основном с задачами планирования, направлена на развитие управляемого объекта и реализуется в течение длительных временных интервалов. Чтобы правильно принимать такие решения, необходимо знать тенденции развития как объекта управления производством, так и внешней среды (например, источников ресурсов и рынков сбыта продукции). Для этого за определенные промежутки времени надо накапливать массивы необходимой информации и обрабатывать ее с помощью сложных математических методов. В условиях традиционной системы накопления информации и при ее ручной обработке это может быть выполнено только с большими затратами труда и времени, тогда как применение стандартного математического обеспечения при обработке информации, хранимой на машинных носителях, позволяет решить задачи анализа и прогнозирования за приемлемое время.
Подготовка и принятие решений по управлению производством требуют системного подхода, который в информационном аспекте сводится к всестороннему 59


изучению данных, влияющих на результаты решения. Выбрать в короткое время из информационной базы необходимые данные можно только с помощью автоматизированных систем.
Эффективность управления повышается при использовании в процессах принятия решений экономико-математических методов и моделей, приводящих к оптимальным, т. е. эффективным, решениям. Экономико-математические методы из-за их большой сложности практически неприменимы при ручной подготовке решений. Использование вычислительной техники позволяет шире применять эти методы и получать варианты решений, оптимальные по различным критериям.
Подготовка сложных управленческих решений (например, формирование производственного плана) часто связана с разработкой многих альтернативных вариантов, отражающих ресурсные ограничения или изменения относительной важности нескольких критериев. Разработка нескольких альтернативных вариантов решений для сложных задач управления производством возможна практически только в условиях действующей АСУ из-за сложности подготовки и обработки информации.
Таким образом, с помощью АСУ можно повысить степень обоснованности принимаемых решений и за счет скорости сбора и обработки информации обеспечить своевременность принятия решений по управлению производством.
На стадии реализации управленческих решений за счет автоматизации задач учета, контроля и анализа своевременно выявляются отклонения от плана. При этом обеспечивается необходимое качество контроля процесса реализации решений. Вероятность исполнения в срок принятого решения повышается в условиях функционирования АСУ в связи с ростом исполнительской, технологической, трудовой дисциплины (что обеспечивается строгим учетом и регулярным контролем выполнения решений, отклонений в технологии, нарушений дисциплины). Система учета позволяет вовремя, не дожидаясь срывов, выявлять узкие места и принимать меры для их устранения.
Современные АСУ обеспечивают возможность совершенствования методов управления и постоянного развития системы. Это достигается модульностью структуры программного обеспечения, допускающей 60


при изменении алгоритмов управления замену модулей, реализующих алгоритмы, без переработки остального программного обеспечения.
Автоматизация процессов формирования информационных баз и внесения в них изменений обеспечивает в АСУ организационного типа, в САПР, в системах управления гибкими производствами быстрое их приспосабливание к изменяющимся условиям функционирования (например, к выпуску новой продукции, к изменению технологии, к переходу на новое сырье и т. д.). Единство информационной базы и гибкость программного обеспечения позволяют без существенных изменений информационной базы совершенствовать методы анализа и внедрять сложные, дающие большой эффект экономико-математические методы и модели.
Своевременность представления информации руководителям, а также обеспечение всех уровней управления непротиворечивой информацией из единого информационного фонда позволяют существенно повысить эффективность управления, обеспечивая лучшую согласованность решений, принимаемых на разных уровнях управления и в разных структурных подразделениях.
Переложение «рутинных», чисто механических расчетных операций с управленческого персонала на ЭВМ приводит к экономии трудовых ресурсов, как об этом упоминалось выше. Кроме того, это высвобождает время работников аппарата управления для решения задач, которые могут решаться только человеком, но из-за недостатка времени решаются в неполном объеме. При наличии эффективной системы стимулирования качества управленческого труда этот фактор может стать существенным источником повышения эффективности управления.
Особо следует выделить влияние АСУП на моральное и материальное стимулирование труда, на создание благоприятного психологического климата в коллективе. Информированность рабочих и руководителя о текущем состоянии производства на различных участках — мощный рычаг повышения производительности труда, сокращения непроизводительных потерь. АСУ обеспечивают организацию точного и своевременного учета результатов труда, позволяют сравнить результаты труда, стимулировать развитие социалистического соревнования и создают предпосылки 61


здорового морального климата в коллективе, что позволяет коллективу выявлять узкие места, связанные с низкой квалификацией, недобросовестным отношением к труду, и принимать меры для устранения недостатков.
4.2. 	Оценка экономической эффективности АСУ
Согласно принципу народнохозяйственной эффективности в основу оценки эффективности АСУ положено определение эффекта, получаемого народным хозяйством в целом. Критерии эффективности локальных систем управления не противоречат критериям эффективности всей системы управления народным хозяйством и конкретизируют критерии верхнего уровня. Этот принцип особенно важен для оценки эффективности АСУ, многие из которых создаются в основном за счет централизованных капитальных вложений. Как показывает опыт функционирования АСУ, эффект может быть получен не только в той отрасли, где она внедрена, но и в смежных отраслях.
Принцип проявления экономического эффекта в основном звене народного хозяйства заключается в том, что основной эффект от внедрения АСУ различных уровней дает сфера производства продукции или услуг. Этот принцип не противоречит возможности получения части эффекта от АСУ в сфере подготовки и обеспечения производства, распределения продукции, науки и т. д.
Принцип единства методологии оценки эффективности требует сопоставимости по основным показателям и по методике расчетов экономической эффектив- носи АСУ, проводимых на всех стадиях создания и функционирования систем.
Одним из важных принципов является принцип соответствия показателей, используемых в методиках определения экономической эффективности АСУ, показателям, принятым плановыми, финансовыми, статистическими и другими органами управления для оценки хозяйственной деятельности отраслей и предприятий.
Принцип соотношения «эффект — затраты» требует, чтобы в методиках оценки экономической эффективности АСУ, в критериях оценки использовалось сопоставление эффекта, получаемого от внедрения АСУ, с затратами на создание системы.
62


Задача определения экономической эффективности АСУ включает обоснование критерия экономической эффективности и выбор методики расчета эффективности по этому критерию. Практически во всех предлагаемых методиках используются локальные показатели и обобщенные критерии, имеющие количественное выражение.
Так как область применения ЭВМ и математических методов, используемых для совершенствования управления, очень широка, выбрать единый критерий эффективности для всех отраслей народного хозяйства и разработать единую методику его расчета не удается.
Даже для промышленных объектов при оценке экономической эффективности АСУ используются различные методики, учитывающие специфику отрасли (машиностроение, металлургия, химия и др.), но базирующиеся на единой методологической основе.
Кроме того, существует определенное различие в методиках оценки АСУ на разных уровнях управления даже для одной отрасли. Это связано с различными целями каждого уровня организационной перархии.
В основу методик расчета экономической эффективности положен ресурсный подход, заключающийся в том, что в качестве первичной цели автоматизации управления рассматривается повышение эффективности использования имеющихся ресурсов, экономия которых ведет к улучшению экономических показателей. Потерями ресурсов считаются недоиспользованные возможности эффективного применения труда, сырья, материалов, топлива, энергии, оборудования, производственных помещений, времени, представляющие собой резерв для увеличения производства общественного продукта.
В некоторых работах в целях уменьшения трудоемкости расчетов предлагается определять экономическую эффективность только типовых АСУ, а затем на этой базе устанавливать постоянные нормативы влияния АСУ на отдельные процессы производства. Умножая нормативные коэффициенты экономии на затраты, получают размеры экономии. Такой подход целесообразен при оценке эффективности типовых подсистем или задач.
Основой определения экономической эффективности АСУ является Методика оценки экономической
63


эффективности отраслевых автоматизированных систем управления (ОАСУ) в промышленных министерствах, всесоюзных и республиканских промышленных объединениях, а также Методика определения экономической эффективности АСУП.
В основе этих методик лежит сравнение экономического эффекта, получаемого от эксплуатации АСУ, с затратами на ее создание, для чего используются два взаимосвязанных показателя: коэффициент эффективности и срок окупаемости единовременных затрат на создание системы. Оба показателя однозначно связаны между собой, и поэтому можно пользоваться одним из них. Срок окупаемости затрат характеризует период времени, в течение которого дополнительные затраты на создание АСУ оказываются равными суммарному приросту прибыли, полученной благодаря функционированию подсистем и задач АСУ (без учета неравноценности затрат и эффектов, произведенных и полученных в разное время).
Очень важно, что используемые в методике критерии эффективности основаны на следующих официально принятых в народном хозяйстве показателях планирования и оценки деятельности отраслей и предприятий: годовой объем реализуемой продукции, прибыль от реализации продукции, себестоимость реализуемой продукции.
Оценка эффективности АСУ дастся после сравнения рассчитанных показателей эффективности с установленными нормативами. Норматив устанавливается Госпланом СССР с учетом специфики конкретной отрасли.
Коэффициент эффективности определяется отношением «эффект — затраты» по формуле
р Эгод
Lp— к ’
где Эгод — годовой прирост прибыли, К — затраты на создание АСУ.
Срок окупаемости (Т) рассчитывается по формуле
1 К
Ер Эгод
Для оценки эффективности АСУ расчетный коэффициент эффективности капитальных вложений сопоставляется с отраслевым нормативным коэффициентом капитальных вложений на создание АСУ 64


(Енвт). Если расчетный коэффициент больше нормативного или равен ему, то АСУ считается эффективной, т. е. всегда должно соблюдаться условие
Чем выше значение ЕР, тем эффективнее АСУП. В соответствии с Методикой (Основными положениями) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений, утвержденной в 1977 г., при оценке эффективности новой техники используется единый нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений Ен = 0,15. Но этот норматив не используется для оценки эффективности АСУ из-за их большей динамичности по сравнению с основными производственными фондами. Моральное старение ЭВМ происходит со скоростью смены поколений вычислительной техники. Еще быстрее стареет математическое и программное обеспечение АСУ.
Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений в АСУ в большинстве промышленных министерств более чем в 2 раза превышает тот же норматив для новой техники. Соответственно срок окупаемости затрат на АСУ должен быть существенно меньше, чем для других видов новой техники. Нормативный коэффициент ЕНвт в среднем в десятой пятилетке был равен 0,33.
В связи с постоянным повышением качества проектирования и одновременным уменьшением трудозатрат на проектирование растет эффективность АСУ. Соответственно корректируются нормативы окупаемости. Например, в одиннадцатой пятилетке в приборостроении действовал ЕНВт = 0,5, в автомобилестроении — 0,38, а в среднем в одиннадцатой пятилетке Енвт = 0,43.
Методика определения экономической эффективности АСУ допускает снижение норматива для систем, решающих социальные и другие специальные задачи. В этом положении нашел отражение факт невозможности количественного учета всех источников эффективности АСУ при расчете экономического эффекта.
3 Зак. 603
65


4.3. 	Пути повышения эффективности АСУ
Повышение экономической эффективности АСУ связано с решением двух вопросов: с повышением годового прироста прибыли (экономии) и уменьшением затрат, связанных с разработкой, внедрением и эксплуатацией АСУ. Накопленный к настоящему времени опыт разработки и эксплуатации АСУ позволяет выявить некоторые устойчивые тенденции в развитии систем, установить статистическими методами причинно-следственные связи показателей, влияющих па эффективность, выбрать основные направления повышения эффективности АСУ.
Экономию ресурсов и рост прибыли обеспечивает решение функциональных задач АСУ. Составляющие экономии, получаемой в результате решения этих задач, вносят существенно разный вклад в общий прирост прибыли, причем наблюдается большой разброс относительного веса составляющих годовой экономии в различных отраслях промышленности.
По данным НПО «Лснэлсктронмаш» за счет роста объема реализуемой продукции обеспечивается в среднем до 30 % (5,7—66 °/о) годового экономического эффекта, а за счет снижения себестоимости продукции—в среднем до 69,9 % (3,4—94 %) I
В реальных производственных условиях такие составляющие себестоимости, как заработная плата и условно-постоянные расходы, дают экономию только в силу роста объема производства, поэтому можно считать, что рост объема производства фактически обеспечивает в среднем 65 % экономии.
На втором месте по важности стоит фактор снижения материальных затрат. Отметим, что исследования, проведенные для разных групп объектов управления, дали смещение средних оценок, но характер соотношений между составляющими оказался тот же.
Прирост прибыли во многом связан со степенью автоматизации управления. Средний объем прибыли имеет устойчивую тенденцию к росту при увеличении числа задач, решаемых в АСУП, хотя удельный эффект, приходящийся в среднем на одну задачу, при этом падает (рис. 4.1).
1 В скобках приводятся интервалы, в которых лежат значения показателей большей части систем.
66


Эффективны задачи, использующие математические методы оптимизации и анализа. Но исследование состава задач, функционирующих в АСУ, показывает, что всего несколько процентов (в лучших случаях не более 7%) задач решается с использованием методов оптимизации.
Перспективными в АСУ являются задачи анализа и оперативного управления, экономический эффект от <я'Ч
(тыс руб.)
2
1 1
1000
-
-30
I
1 1
1 L-|
1200
-
I
1
1000
-
-20
1
I
1
800
ООО
-10
Ju
1
Рис. 4.1. Зависимость средней эффективности от числа задач:
Э(р - средняя годовая экономия (1); Э1 - годовая экономия на одну задачу (2); М — число задач
которых подсчитать сложнее, чем от оптимизационных задач. Но они позволяют повысить обоснованность принимаемых управленческих решений.
Большой резерв эффективности заложен в развитии АСУ в направлении интеграции. Около четверти эффекта получено не от решения отдельных задач АСУ, а за счет их комплексного решения. Эту составляющую обычно называют системным эффектом. Наиболее полно в настоящее время комплексный подход развивается в интегрированных системах управления отраслью и предприятием.
Эффективность АСУ во многом определяется выбором функций управления, подлежащих автоматизации. Например, практика внедрения АСУП показала, что наибольший эффект дают задачи, непосредственно связанные с управлением,основным производством. Поэтому в первую очередь в АСУП развиваются под3*
67


системы технико-экономического планирования, оперативного управления основным производством (ОУОП), технической подготовки производства (УТПП), материально-технического снабжения (МТС) и в последнее время — управления качеством продукции. Наибольший эффект в ОАСУ дают подсистемы, обеспечивающие решение стратегических задач управления отраслью (перспективного планирования, управления научно-техническим прогрессом), а в некоторых отраслях также подсистемы оперативного управления отраслью.
Существенной характеристикой эффективности АСУ является структура задач, решаемых в автоматизированном режиме. Наибольшую эффективность имеют плановые и аналитические задачи. Сейчас существует устойчивая тенденция увеличения количества этих задач и относительного увеличения их доли в общем числе задач АСУ по сравнению с числом задач учетно-статистического характера. Причем существенно влияют на эффективность решения плановых и аналитических задач используемые методы и процедуры планирования, контроля, оперативного управления. Переложение на ЭВМ традиционных методов планирования дает значительно меньший эффект, чем использование методов оптимизации и эвристических процедур принятия решений. Это подтверждается анализом эффективности ряда АСУ.
Эффективность отраслевых АСУ определяется также степенью их взаимодействия с автоматизированными системами смежных отраслей и с АСУ государственных ведомств, в первую очередь с АСПР Госплана СССР, системами Госснаба СССР, Минфина СССР и других министерств и ведомств. Поэтому одним из направлений совершенствования функциональной части ОАСУ является автоматизация межотраслевых и межведомственных задач.
В настоящее время лучше всего решаются задачи взаимодействия в рамках АСПР. Межотраслевых задач в рамках нескольких ОАСУ решается очень мало.
Вторым источником повышения эффективности АСУ является снижение затрат на создание системы. Затраты на создание АСУ определяются следующими составляющими: затраты на приобретение и установку технических средств, затраты на проектирование системы, эксплуатационные расходы.
68


В настоящее время технической базой АСУ являются вычислительные комплексы, построенные на основе ЭВМ третьего поколения, которые характеризуются большим быстродействием и высокоразвитой системой периферийного оборудования, большой емкостью внешних запоминающих устройств, возможностью работы в режиме телеобработки, развитыми операционными системами. Как показывает анализ динамики затрат, намечается значительное увеличение доли периферийного, вспомогательного и дополнительного оборудования. Так, уже в десятой пятилетке доля затрат на периферийное оборудование составляла до Уз в общем объеме затрат на внедрение вычислительной техники, в одиннадцатой пятилетке эти затраты продолжали расти.
Удорожания внешних запоминающих устройств не ожидается, затраты на аппаратуру передачи данных увеличатся незначительно, а затраты на центральные процессоры вычислительных систем также стабилизируются. Таким образом, значительная доля средств уже сейчас направляется на приобретение периферийных устройств. В целом же затраты на оснащение АСУ техникой имеют тенденцию к возрастанию в связи с ростом количества и сложности решаемых задач. Расчеты показывают, что для реализации развитой функциональной части АСУ главные отраслевые вычислительные центры необходимо оснащать машинами с производительностью 3—5 млн. операций в секунду.
Вторая составляющая затрат—затраты на проектирование системы. Основные направления уменьшения затрат иа разработку связаны с совершенствованием организации разработок и технологии проектирования. Снижение затрат в результате совершенствования организации разработок достигается за счет централизации и специализации разработчиков, повышения их квалификации, рациональной организации внедрения, создания нормативных документов и т. д.
Совершенствование технологии проектирования осуществляется за счет широкого использования типовых проектных решений, готовых пакетов прикладных программ, а также за счет создания и использования САПР АСУ.
Снижение затрат на эксплуатацию определяется:
69


повышением надежности технических и программных средств, применяемых в системах;
организацией системы коллективного использования и обслуживания технических средств;
организацией общения пользователей с системой без посредников.
Важное направление роста эффективности АСУ — повышение степени готовности объекта управления к автоматизации. Это направление тесно связано в первую очередь с организацией системы информационного обеспечения, с разработкой средств быстрого получения как агрегированной, так и детализированной информации из баз данных систем более низкого уровня в иерархии управления. Развитие информационной базы системы требует проведения сложной и трудоемкой работы по созданию и модернизации нормативного хозяйства, систем классификации и кодирования, внедрению унифицированных форм документов, совершенствованию системы документооборота. Как показывает практика, затраты па проведение этой работы очень большие. По существующим методикам оценки экономической эффективности АСУ учитывается только часть этих затрат, связанных непосредственно с проектированием системы.
Анализ тенденций изменения затрат и эффектов при создании АСУ показывает, что удельные затраты на проектирование уменьшаются. Суммарные же затраты на разработку системы возрастают в связи с увеличением глубины проработок, усложнением задач, в связи с использованием экономико-математических методов, расширением охвата автоматизацией функций управления. Соотношение «эффект — затраты», отражающее только экономический эффект, увеличивается, хотя для ряда задач и подсистем экономическую эффективность полностью оценить не удастся.


Часть 2
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЭКОНОМИКО-ОРГАНИЗАЦИОННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ
Глава 5
СОСТАВ И СТРУКТУРА АСУ
В состав АСУ входят функциональная и обеспечивающая части.
Функциональная часть объединяет автоматизируемые отдельные функции аппарата министерства, ведомства, объединения, заводоуправления и т. д. и представляет собой комплекс экономических и организационных методов, обеспечивающих решение задач текущего и перспективного планирования, оперативного управления, учета и анализа технико-экономических показателей и т. д.
С созданием АСУ появляются новые методы управления. Эти методы постепенно входят в практику работы органов управления и на первом этапе функционирования АСУ используются одновременно с традиционными методами. Влияние их на организацию и функционирование органов управления незначительно.
Деление АСУ на подсистемы производится по функционально-организационному признаку с учетом существующей структуры и специализации функциональных подразделений органа управления (министерства, объединения, предприятия и т. д.), процессов производства и управления.
Состав подсистем АСУ отраслью, ведомством, объединением и предприятием определяется с учетом 71


специфики сферы управления производством. В соответствии с руководящими указаниями в качестве основных для ОАСУ должны быть приняты следующие подсистемы:
перспективного развития и размещения отрасли; технико-экономического планирования; оперативного управления;
управления сбытом продукции;
управления финансовой деятельностью;
управления учетом в анализом труда и заработной платы;
управления материально-техническим снабжением;
планирования, учета и анализа кадров; управления развитием науки и техники; управления капитальным строительством; бухгалтерского учета;
управления качеством продукции;
управления техническим обслуживанием производства;
совершенствования деятельности аппарата министерства (контроль за исполнением документов во всесоюзных объединениях и контроль за исполнением протоколов заседаний коллегии, приказов и директивных указаний министерства);
управления транспортными перевозками готовой продукции;
ценообразования;
экономического анализа;
научно-технической информации.
Практика показывает, что в состав АСУП входят следующие функциональные подсистемы:
оперативного планирования производства;
управления технической подготовкой производства;
технико-экономического планирования;
оперативного управления основным производством;
управления материально-техническим снабжением; управления сбытом продукции;
управления качеством продукции;
управления обеспечением кадрами; бухгалтерского учета;
управления вспомогательным производством (инструментальное обеспечение, ремонтные работы, энергетическое обеспечение, транспорт и т. д.).
72


Обеспечивающая часть включает информационное, техническое, математическое, программное, лингвистическое, организационное и правовое обеспечение.
Информационное обеспечение—совокупность реализованных решений по объемам, размещению и формам организации информации, циркулирующей в автоматизированной системе управления при ее функционировании.
Комплекс технических средств, в том числе и средств связи, предназначенных для обеспечения работы автоматизированных систем управления, составляет техническое обеспечение.
Совокупность математических методов, моделей и алгоритмов для решения задач и обработки информации с применением вычислительной техники называется математическим обеспечением АСУ.
Программное обеспечение АСУ — совокупность программ для реализации целей и задач, обеспечивающих функционирование комплекса технических средств.
Лингвистическое обеспечение — совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и сочетания информационных единиц при общении персонала автоматизированной системы управления со средствами вычислительной техники при функционировании АСУ.
Организационное обеспечение — совокупность документов, регламентирующих деятельность персонала автоматизированной системы управления в условиях ее функционирования.
Совокупность правовых норм регламентирует правоотношения при функционировании автоматизированных систем управления и статус результатов их функционирования.
Иерархия и структура АСУ определяются Общегосударственной автоматизированной системой сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством (ОГАС) на базе Государственной сети вычислительных центров (ГСВЦ) и Единой автоматизированной системой связи страны (ЕАССС).
В соответствии с этой иерархией на верхнем уровне ОГАС находятся общегосударственные АСУ (см. рис. 2.2), на среднем уровне — отраслевые республиканские и территориальные АСУ, на нижнем уровне — АСУ предприятиями.
73


Следует отметить, что общегосударственные функциональные автоматизированные системы также имеют свою иерархическую структуру, соответствующую административной структуре управления. Так, например, автоматизированная система плановых расчетов (АСПР) имеет трехзвенную структуру (рис. 5.1), аналогичную структуре плановых органов: Госплан
ОАСУ
ВЦКП
АСУП
Террито¬
риальные
АСПР
^Хреслублик
Рис. 5.1. Структура АСПР
Госплан СССР
Госпланы союзных республик
Облпланы
другие обще- государственные органы
Другие peer, у б * ликанские органы
Другие облает ные органы и предприятия
СССР — Госпланы союзных республик — плановые органы области, края, автономной республики. Нижнее звено АСПР — АСПР области.
Аналогичная структура АСУ и в органах снабжения (рис. 5.2): Госснаб СССР — АСУ Госснаба СССР, главенабы республик — ВЦ республиканских АСУ главенабов, территориальные управления материально-технического снабжения — ВЦ территориальных управлений материально-технического снабжения.
Одна из наиболее разветвленных систем — автоматизированная система государственной статистики ЦСУ СССР (АСГС). В АСГС автоматизацией охвачены четыре звена управления — союзное, республиканское, областное (краевое) и районное. АСГС строится следующим образом (рис. 5.3): ГВЦ (ЦСУ СССР) — республиканский ВЦ (ЦСУ республики) — областной ВЦ, кустовой ВЦ или машиносчетная станция (МСС)—статистическое управление области (в республиках с областным делением).
Вся документация от предприятий и организаций, подготовленная вручную, поступает в районный ИВЦ. 74


В республиках без областного деления в районных статистических управлениях создаются районные информационно-вычислительные центры (РИВЦ) или информационно-вычислительные станции (РИВС), куда поступает вся статистическая отчетность в виде документов, подготовленных вручную на предприятиях и в организациях.
В основе организационной структуры ОАСУ ле¬
жит организационная структура управления отраслью. ОАСУ предназначена для автоматизации
ОАСУ
ВЦКП
АСУП
Другие общегосударственные органы
Другие республик канские органы
Предприятия
Склады и базы МТС
Рис. 5.2. Структура АСУ Госснаба СССР
функций управления высшего звена (министр, его заместители, коллегия министерства, научно-технический совет, функциональные управления).
Звеном ОАСУ, осуществляющим функции обработки производственной информации и ее распределения между руководством и соответствующими функциональными подразделениями, является главный вычислительный центр — ГВЦ (рис. 5.4), выполняющий:
прием, обработку, хранение и выдачу информации, необходимой аппарату министерства для управления отраслью и подотраслями;
обеспечение работы аппарата министерства в режиме «запрос — ответ»;
прием от руководства министерства директивных указаний для передачи их подведомственным
75


организациям и предприятиям, последующий контроль за исполнением этих указаний.
Обмен информацией между звеньями АСУ верхнего и нижнего уровней осуществляется через АСУП, информационные пункты (ИП) и кустовые информационные пункты связи предприятий.
АСУП формирует отдельные виды информации в процессе решения задачи, передает информацию в ГВЦ в соответствии с установленными требованиями.
предприятия
Рис. 5.4. Структура ОАСУ
Информационные пункты, создаваемые на всех предприятиях и в организациях отрасли, обеспечивают связь между службами предприятия (организации) и ГВЦ ОАСУ непосредственно или через кустовой ИП и выполняют следующие функции:
сбор от соответствующих служб всего предприятия информации, передачу ее по специальному графику в ГВЦ или кустовой ИП;
прием от ГВЦ или кустового ИП решений министерства;
доведение решений министерства до руководства и соответствующих служб предприятий.
Кустовые информационные пункты создаются на предприятиях и в организациях, имеющих телетайпы, подключенные к сети абонентского телеграфа для связи между ГВЦ и ИП предприятий и организаций, не имеющих абонентских каналов связи с ГВЦ. Связь с ГВЦ ИП предприятий, не имеющих абонентской 7/


телеграфной связи и не входящих в кустовой ИП, осуществляется по телеграфу общего пользования.
Кустовой ИП выполняет следующие основные функции:
сбор и передачу по установленному графику в ГВЦ информации о производственно-хозяйственной деятельности предприятий, прикрепленных к кустовому ИП;
прием от ГВЦ решений министерств и передачу их ИП и прикрепленным предприятиям;
ИП базового предприятия.
На предприятиях и в организациях отрасли, где функционируют АСУП, ВЦ, машиносчетные станции (бюро), функции ИП и кустового ИП выполняют работники этих подразделений. На предприятиях и в организациях, где отсутствуют эти подразделения, их функции выполняют сотрудники одного из функциональных отделов.
78


Глава 6
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЧАСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
6.1. 	Свойства иерархических структур и распределение функций между уровнями управления
Реализуемые в функциональной части АСУ задачи управления определяют эффективность управления. Рассматривая отрасль как составную часть народного хозяйства, необходимо при решении задач формирования оптимальных решений на уровне отрасли исходить из целей и критериев оптимальности и ограничений, формируемых в органах государственного управления.
Это не исключает наличия отраслевых, подотрас- лсвых и производственных целей и критериев оптимальности, не входящих в противоречия с народнохозяйственными критериями. Взаимосвязь и приоритет целей выявляются при построении дерева целей, отражающего задачи и интересы всех уровней управляемой системы. Реализация целей на каждом уровне осуществляется через соответствующие мероприятия, которые задаются проектными или плановыми документами. При этом актуальными становятся оценки адекватности используемых моделей управления, степени неопределенности в результатах решения оптимальных задач планирования и управления. Пренебрежение этими оценками может привести к значительным отклонениям в результатах решений задач от действительных.
Проблема состоит в том, чтобы в условиях неопределенности выработать такие управляющие воздействия, которые минимизировали бы отклонения от заданной цели. С одной стороны, необходимо повысить достоверность и полноту информации и своевременность ее представления, с другой —повысить адекватность используемых моделей прогноза, планирования и анализа экономическому и хозяйственному механизму,
7?


Решение проблемы адекватности тесно связано со степенью структуризации проблемы и свойствами иерархических структур. В системе управления отраслью осуществляются следующие функции: непосредственное управление производством; развитие и размещение предприятий отрасли; организация и повышение технического уровня производства и изделий; специализация и кооперирование ресурсов, согласование целей и критериев; оценка эффективности народнохозяйственного и отраслевого уровней.
Проблемы принятия решения на верхнем уровне менее структуризованы, содержат больше неопределенности и более сложны для формализации.
Степень структуризации проблемы определяется характером и четкостью взаимосвязи ее основных логических составляющих: цели или последовательности (множества) целей, достижение которых свидетельствует о решении проблемы; альтернативности (вариантности) реализации; затрат ресурсов на каждую альтернативу; возможности описания связей между целью, альтернативами и затратами с помощью формального языка; критериев оценки каждой альтернативы, позволяющих оценить предпочтительное решение.
По характеру и взаимосвязи этих составляющих можно выделить четыре наиболее часто встречающиеся степени структуризации.
1. Стандартные процедуры, правила и расчеты, отличающиеся однозначностью целей, альтернатив и задач. Это, как правило, одновариаптные расчеты на основе однозначных формальных правил (так называемые прямые расчеты). Стандартные процедуры обладают высшей степенью структуризации.
2. Хорошо структуризованные проблемы с четко выраженными связями, поддающимися количественным опенкам, могут быть многовариантными по своей сути. Например, задачи расчета оптимальной производственной программы предприятия или формирования оптимального плана развития и размещения отрасли и др. В этих случаях используют сочетание стандартных процедур с экономико-математическими моделями.
3. Слабо структуризованные проблемы, когда рассматривается множество стратегий, каждая из которых затрагивает различные стороны деятельности. Эти проблемы наряду с изученными стандартными 80


процедурами и хорошо структуризованными проблемами содержат элементы, которым свойствен фактор неопределенности.
Присутствие фактора неопределенности обусловливает использование сочетания системного анализа, математического моделирования и экспертных оценок. Очевидно, что экспертные оценки вносят фактор субъективности, усиливая фактор неопределенности. К слабо структуризованным проблемам могут быть отнесены поиски стратегии технического перевооружения, прогнозы развития и т. д.
4. 	Неструктуризованные проблемы отличаются неопределенностью и неформализуемостыо таких основных составляющих, как цели деятельности и возможные альтернативы их решения.
Эти проблемы решаются, как правило, экспертноэвристическими методами с использованием идей системного подхода для систематизации мыслительной деятельности человека, научной организации и обработки результатов экспертных опросов. К таким проблемам относятся, например, долгосрочные прогнозы основных направлений развития науки и техники, прогнозы социального развития, где сами цели и возможные альтернативы решений являются предметом прогноза.
В практической деятельности при поиске управленческих решений правильное определение степени структуризации проблемы облегчает подбор соответствующих методов решения, способствует повышению качества этих решений, снижает меру неопределенности в оценке ситуаций, что в конечном итоге повышает эффективность решений.
Несоответствие используемых методов степени структуризации проблемы приводит к построению неадекватных моделей и принятию неэффективных решений.
Свойства иерархической системы предполагают не только обмен информацией между уровнями, но и наличие четко регламентированных связей и приоритетов, поддерживающих механизм управления. Иерархические системы могут быть с большей или меньшей степенью централизации управления на верхнем уровне.
В современных системах управления стремятся к рациональному распределению задач управления между уровнями, так как это, с одной стороны, 81


увеличивает хозяйственную самостоятельность (а следовательно, ответственность) каждого уровня, с другой — уменьшает степень неопределенности, с которой принимаются управленческие решения. Происходит перераспределение прав, обязанностей и ответственности по уровням управления, т. е. управление становится распределенным.
При высокой степени централизации выработки управленческих решений возрастает сложность моделей, снижается их адекватность реальным ситуациям, возрастает степень неопределенности управленческих задач, снижается эффективность принимаемых решений. Высокая степень децентрализации может привести к потере системных связей между уровнями управления, к нарушению принципа реализации последовательности целей для достижения главной цели.
В качестве примера рациональной централизации и децентрализации может служить реализация функций планирования.
Задача перспективного планирования, связанная со стратегией развития отрасли и включающая развитие техники и технологии, внутриотраслевой специализации и кооперирования, решается на модели высокой степени централизации (единая отраслевая модель размещения).
Задачи текущего планирования (имеющие значительно меньший лаг времени) решаются комплексом взаимосвязанных моделей, характерных для каждого уровня управления (предприятие, подотрасль, отрасль).
6.2. 	Структура функциональной части и определение состава задач
Состав задач, решаемых в функциональной части, сложен и многообразен, зависит от их функционального назначения, вида деятельности, уровня управления и других факторов.
Задачи функциональной части можно разбить на две основные группы:
задачи организационно-экономического управления, регулирующие экономические, организационные и правовые взаимоотношения между объектами управления и ориентированные на эффективное ис82


пользование производственных мощностей путем воздействия на экономические показатели деятельности; задачи управления технологическим оборудованием, технологическими процессами и производствами, так называемые организационно-технологические, ориентированы на эффективное использование мощностей путем регулирования хода производства, воздействия на технологические процессы и организацию производства в соответствии с заданиями и ресурсами.
Первая группа задач характерна для АСУ общегосударственного уровня (АСПР, АСУ Госснаба СССР, АСУ Минфина СССР, АСГС и т. д.), отраслевых, территориальных и республиканских АСУ.
Вторая группа задач, ориентированная на эффективное использование производственных мощностей путем воздействия на технологические параметры оборудования, установок, процессов, реализуется в АСУТП, АСУП, ГПС, автоматических линиях, конвейерных производствах и т. д.
Несмотря на существенное различие двух основ-* ных групп задач, им свойственны единые принципы классификации по функциям управления и аналогичные основные составляющие управляемого процесса.
Обе группы задач по функциям управления делятся независимо от уровня управления на плановые, учетные, аналитические.
Плановые задачи — прогнозные, перспективного планирования, текущего планирования, оперативного планирования (регулирования хода производства).
Учетные задачи — оперативные, текущие (годовой статистический учет), ретроспективные (архивы статистической отчетности за длительные периоды).
Аналитические задачи — оперативные (включая анализ хода производства), текущие (анализ годовой деятельности), статистические (ретроспективный анализ).
Основные составляющие управляемого процесса (рис. 6.1) едины для всех уровней управления. На каком бы уровне управления мы ни находились, объектами управления остаются труд, предметы труда, средства труда, состояние которых в конечном итоге определяет результирующая составляющая — финансы.
Технико-экономическая оценка эффективности функционирования объектов управления ведется по
83


Рис. 6.1. Основные составляющие управляемого процесса
установленной Госпланом СССР, ЦСУ СССР, Министерством финансов СССР совокупности показателей, которые однозначно группируются по приведенным выше составляющим управляемого процесса, определяющим структуру показателей:
труд — производительность труда, уровень заработной платы, использование фонда времени;
предметы труда — объем производства, уровень запасов, качество продукции, обновление и совершенствование предметов труда;
средства труда — техническое состояние, восстановление и обновление средств труда, степень использования, увеличение производительности оборудования;
84


финансы — показатели эффективности производства (себестоимость, прибыль, рентабельность и т. д.).
Дальнейшая детализация перечня показателей эффективности производственно-хозяйственной деятельности, перечень норм, нормативов, нормативных коэффициентов, используемых в расчетах и помещаемых в информационную базу системы (база данных, банк данных), должна осуществляться в рамках этой классификации.
Целью системы управления является создание условий оптимального функционирования управляемого объекта за счет минимизации неопределенности при принятии управленческих решений.
Основные требования, которым должна удовлетворять система управления (например, иерархическая многоуровневая (система управления отраслью), снижающая степень неопределенности, следующие:
внутренняя структура автоматизированной системы управления должна быть основана на концентрации задач, реализующих основные функции управления в функциональных блоках (схема взаимодействия блока планирования, блока анализа, блока учета и блока оперативного управления представлена на рис. 6.2) на всех уровнях управления независимо от организационной структуры органов управления;
основные функции управления должны реализоваться комплексно по всем видам деятельности (производство, материально-техническое снабжение, транспорт, капитальные вложения, качество продукции и т. д.);
основные функции управления должны реализоваться взаимосвязанно для всех уровней иерархической структуры;
система учета и комплексного экономического анализа должна быть единой для всей системы и строиться на единой информационной основе общесоюзных классификаторов технико-экономических показателей (ОКТЭП), форм государственной плановой и отчетной документации (формы Госплана СССР, ЦСУ СССР, Минфина СССР);
система должна обеспечивать все рациональные режимы общения с пользователем (режим пакетной обработки, режим диалогового взаимодействия).
Независимость внутренней структуры системы управления (на базе функциональных блоков) от структуры органов управления позволяет избежать
85


субъективности в подборе и оценке информации, сделать ее сопоставимой во всех структурных подразделениях одного уровня и по уровням управления, т. е. обеспечить информационное единство системы. Процесс интеграции задач управления в функциональных блоках (см. рис. 6.2) осуществляется в процессе проектирования систем.
Блок планирования основан на методологии комплексного планирования, выступающей в виде систем взаимосвязанных моделей и методов расчетов, правил и процедур увязки отдельных разделов плана, правил корректировки исходной информации, обеспечивающей функционирование блока как единого целого; единой нормативной базе перспективного и текущего планирования; единой информационной базе блоков учета и анализа.
Блок учета основан на концентрации обработки по единой технологии бухгалтерской отчетности по всем видам деятельности предприятий и организаций; концентрации обработки по единой технологии всех видов статистической, разовой и прочей отчетности.
Блок анализа основан на методологии комплексного экономического, сопоставительного и факторного анализа.
Блок оперативного управления основан на методах и моделях принятия управленческих решений, взаимосвязанных по уровням управления.
Блочная структура легко приспосабливается к изменениям организационной структуры органов управления простым перераспределением решаемых задач и выдаваемой информации.
6.3. 	Реализация задач блока планирования
Долгосрочный прогноз основных направлений развития отрасли формируется в тесной связи с комплексной программой научно-технического прогресса, выполняемой на народнохозяйственном уровне. Долгосрочный прогноз, являясь стратегией развития отрасли, согласует интересы и возможности народного хозяйства (смежных отраслей) в сырьевых и трудовых ресурсах, учитывает возможные (прогнозируемые) достижения науки и техники в смежных областях, возможности межотраслевой и внутриотраслевой специализации и кооперирования Поэтому долгосрочный прогноз развития отрасли формируется на отрасле87


вом уровне па базе информации, поступающей с нижних уровней управления, а результаты прогноза в итеративном режиме согласуются с верхним уровнем (Госплан СССР) в комплексной программе научно- технического прогресса. Прогнозы стратегии долгосрочного развития представляют собой сочетания слабо структуризованных и неструктуризованных проблем, решаемых с использованием экспертноэвристических методов и методов системного анализа.
АСУ в решении проблем прогнозирования используются для обработки статистической учетной и нормативной информации с целью выявления тенденций изменения спроса и потребления, технического уровня, ресурсов, построения и оценки эффективности комплексных целевых программ при обработке экспертной информации.
По результатам прогнозирования производится расчет плана развития п размещения предприятий отрасли с учетом:
множества стратегий развития каждого предприятия, последовательно изменяющихся во времени (варианты развития предприятий);
заданий по темпам прироста валовой (товарной) продукции;
видов воспроизводства (поддержание мощности, техническое перевооружение, реконструкция, расширение, новое строительство);
сроков начала и окончания этапов развития.
Общая схема организации разработки перспективных планов развития и размещения представлена на рис. 6.3. Оптимальные решения формируются из возможных вариантов развития предприятий в условиях заданных ограничений. Варианты развития могут формироваться проектными организациями, предприятиями и объединениями, а также машинным способом по нормативам. Каждый вариант описывается набором технико-экономических показателей. В качестве целевой функции может служить:
минимум капитальных вложений для полного удовлетворения потребностей народного хозяйства в продукции отрасли;
максимальное приближение объема выпуска продукции к потребности при заданных капитальных вложениях.
В качестве ограничений могут использоваться:
88


Рис. 6.3. Организация разработки перспективных планов развития и размещения отрасли
потребность народного хозяйства в продукции отрасли;
коэффициенты предпочтения на выпуск отдельных групп продукции;
производственные мощности базового года; лимиты капитальных вложений;
ограничения на локальные (подотраслевые) и общесистемные ресурсы.
89


В качестве критерия эффективности анализируются: приведенные затраты по показателю эффективности использования капитальных вложений и динамика основных технико-экономических показателей.
Процесс текущего планирования отличается от процессов долгосрочного прогнозирования направлений развития и перспективного планирования особенностями, определяющими характер исследуемых моделей и процедуры планирования.
В процессах прогнозирования и перспективного планирования объектом планирования являются производственные мощности, необходимые для достижения заданного объема выпуска продукции. Задача ставится как поиск оптимального использования капитальных вложений на прирост мощностей, т. е. минимизируется расход капитальных вложений на заданный объем выпуска.
Текущее планирование рассматривает поиск путей оптимального использования действующих мощностей (включая введенные к планируемому году по перспективному плану развития), т. е. максимизируется объем выпуска при фиксированных значениях мощностей.
Для высшего уровня управления (АСУ отрасли) при формировании текущего плана решается задача согласования объема выпуска и номенклатуры по каждому объединению, по каждому предприятию исходя из особенностей технологических процессов и производственных возможностей каждого предприятия. Поэтому процесс текущего планирования в многоуровневой системе носит характер многошаговой итеративной процедуры.
Процесс текущего планирования охватывает планирование ресурсов в подробной номенклатуре с учетом динамики их использования, тесно связан со сбытом продукции, определяемым сроками поставок по договорам, рациональным заделом, объемами незавершенного производства и является непрерывным (в рамках годовых контрольных цифр), что связано с директивными указаниями, изменениями договорных условий, отклонениями в поставках ресурсов и сбыте продукции.
Модели текущего планирования производства связаны с большой номенклатурой выпускаемой продукции (в перспективном плане предприятия представлено, как правило, 5—8 групп продукции, в текущем 90


плане, учитывая модификации, требующие различной номенклатуры ресурсов,— около 100 и более наименований), значительным объемом нормативов для оптимизационных и прямых расчетов.
Многовариантность возможных решений ограничена в связи с достаточно жесткой специализацией предприятий. Основные ресурсы для оптимизации лежат в сфере технологии и организации производства, В то же время для отраслей, выпускающих продукцию, идущую на комплектацию, проблемы оптимизации связаны со сбытом, т. е. ее действительной потребностью.
Оптимизационные расчеты ведутся, как правило, по узкому кругу экономических показателей (в целях сокращения размерности) и направлены на оптимизацию использования лимитирующих ресурсов (которые являются «внешними» и не отражают полностью производственные возможности предприятия). Они не дают полного представления о том, какой «ценой» достигается оптимизация, так как в результатах оптимизационных расчетов отсутствуют данные об использовании основных фондов, себестоимости и прибыли, использовании фонда заработной платы и др. Оптимизационные расчеты дополняют прямыми плановыми расчетами по утвержденным формам плановой доку* ментации.
6.4. 	Реализация задач блоков учета и анализа
Учет производственно-хозяйственной деятельности включает оперативную, бухгалтерскую и статистическую отчетность.
Бухгалтерский учет ведется по формам первичного учета и сводным формам бухгалтерского баланса и содержит показатели в натуральном и денежном выражениях.
Оперативный учет осуществляется между установленными сроками поступления государственной отчетности. Данные оперативной отчетности не накапливаются в системе, а идентифицируются и заменяются данными из государственной отчетности.
В блоке учета формируются массивы бухгалтер* ской, статистической и оперативной информации в объеме, предусмотренном нормами государственной документации. Показатели вводятся с базовых форм.
91


Основное назначение комплексного экономического анализа — изыскание резервов производства, улучшение использования материальных и трудовых ресурсов.
Комплексный характер анализа определяется выявлением факторов, влияющих на совокупность связанных между собой показателей.
В комплексный экономический анализ входят:
1. Анализ выполнения производственной программы и качества продукции:
выполнение плана по товарной (валовой) продукции;
выполнение плана по номенклатуре; анализ ритмичности производства; выполнение плана по реализации.
2. Анализ показателей по труду:
численность персонала и использование рабочего времени;
факторы роста производительности труда; использование фонда заработной платы и фонда материального поощрения.
3. Анализ эффективности использования основных фондов:
состав, структура и движение фондов;
техническое состояние фондов, степень обновления, техническое совершенствование;
степень использования основных фондов.
4. Анализ себестоимости продукции: себестоимость по элементам затрат и статьям
калькуляции;
снижение затрат по основным технико-экономическим факторам;
влияние структуры и номенклатуры на себестоимость товарной продукции.
5. Анализ прибыли и рентабельности:
факторы изменения прибыли от реализации товарной продукции;
общая рентабельность;
распределение прибыли;
выполнение плана по отчислениям в фонды экономического стимулирования.
6. Анализ состояния и использования оборотных средств:
обеспеченность предприятия собственными оборотными средствами и их сохранность;
92


изменение суммы собственных оборотных средств и ее отклонения от норматива;
состояние нормируемых запасов товарно-материальных ценностей;
оборачиваемость оборотных средств и выполнение заданий по вовлечению материальных ресурсов в хозяйственный оборот.
7. 	Общий анализ финансового состояния предприятия, в процессе которого исследуются:
платежеспособность;
выполнение плана реализации;
выполнение плана прибыли, рентабельность; обеспеченность собственными оборотными средствами и их сохранность;
состояние запасов нормируемых товарно-материальных ценностей;
использование права па кредит, материальная обеспеченность кредитов;
обеспеченность предприятия финансовыми ресурсами в целом и их использование.
Рассмотрим на примере анализа трудовых показателей крупносерийного машиностроительного производства подход к комплексному решению задачи в условиях функционирования АСУ.
Целями анализа трудовых показателей являются выявление резервов производительности труда, экономия фонда заработной платы и улучшение использования рабочего времени.
Анализ производится по численности работающих, их движению и использованию рабочего времени; по факторам, влияющим на рост производительности труда; по использованию фондов материального поощрения.
Численность промышленно-производственного персонала (ППП), его структура, движение и использование фонда рабочего времени определяются по формам ЦСУ СССР № 2-т и № 9 «Отчет о выполнении плана по труду» и формам № 25 ТП и № 28 ТП тех- промфинплана.
В результате анализа выявляются численность ППП по категориям (рабочие, ученики, ИТР, служащие и т. д.), абсолютное отклонение (план, фактически), относительное отклонение, удельный вес численности каждой категории в общей численности ППП, отклонение удельных весов со сравнением за соответствующий период предыдущего года.
93


Анализ использования рабочего времени позволяет более полно отразить затраты труда в производстве.
Показателем, характеризующим фактическое использование списочного состава рабочих, является коэффициент его использования.
Анализ использования рабочего времени производится на основе отчетного баланса времени.
Анализ производительности труда производится по следующим направлениям:
динамика и уровень производительности труда; факторный анализ производительности труда; влияние производительности труда на объем производства.
При этом используются показатели форм статистической и бухгалтерской отчетности: № 2 т, 9, 2нт, 4-т(пром), 10 НТ, 19 Т (нот), 22 ТП, 24 TH.
6.5. 	Реализация задач блока оперативного управления
Особое место в блочной структуре системы управления занимает блок оперативного управления. Блок работает в режиме реального времени и обеспечивает информацией аппарат управления в периоды между директивными сроками бухгалтерского учета и статистической отчетности. На основе этого блока формируется состав показателей, вводимых в справочно-информационную систему. Объем контролируемых показателей на нижнем уровне управления наибольший и сокращается по мере продвижения к верхнему уровню управления.
Наиболее целесообразно вводить в блок оперативного управления показатели:
плана производства, особенно по кооперированным поставкам (внутриминистерским и межминистерским) ;
обеспечения ресурсами, и особенно дефицитной комплектацией по межминистерским поставкам;
выполнения плана сбыта продукции и сроков поставок изделий потребителям;
финансового состояния управляемых объектов (отчисления в бюджет, состояние оборотных фондов, задолженность и т. п.).
Во многих случаях в блоке оперативного управления целесообразна реализация задач краткосрочных прогнозов выполнения плановых решений.
94


Глава 7
ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ЧАСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Комплексы задач функциональной части АСУ явля« ются тем, ради чего строятся автоматизированные системы, обеспечивающие руководителей, административно-управленческий и производственный персонал необходимыми данными, плановыми и аналитическими расчетами, информацией для принятия оперативных решений и пр. Для автоматизации экономико-организационного управления, инженерной деятельности, технологических процессов необходимо иметь технические средства, составляющие базу автоматизации от нижних до верхних уровней управления; массивы различного рода информации, позволяющей решать задачи управления; математические и программные средства, обеспечивающие нормальное функционирование технических средств по сбору, обработке и выдаче информации, а также общение человека с машиной.
Обеспечивающая часть АСУ, как отмечалось, включает: информационное, лингвистическое, техническое, программное, математическое, организационное и правовое обеспечение. Кроме того, в ряде случаев полезно выделять и такие виды обеспечения, как кадровое, эргономическое, которые имеют большое практическое значение при функционировании АСУ.
Проектирование всех видов обеспечения требует выполнения на всех стадиях создания автоматизированных систем большой научно-исследовательской и проектной работы. Распределение трудозатрат при создании функциональной и обеспечивающей частей ОАСУ по стадиям разработки приводится в табл. 7.1.
Как видно из табл. 7.1, на всех стадиях создания отраслевой АСУ (кроме предпроектной) трудозатраты, связанные с проектированием обеспечивающей части, составляют около 60 % общих затрат.
Рассмотрим трудозатраты на различные виды обеспечения на всех стадиях создания ОАСУ, Так
95


Соотношение затрат на создание ОАСУ
Функциональная и обеспечивающая части автоматизированных систем
Стадии
Предпроектная
Технический проект
чел.-дней
%
чел.-дней
%
Функциональная часть .... Обеспечивающая часть ....
11 940
2 980
80
20
30 225
49 885
38
62
Итого. . .
14 920
100
80 060
100
как практически в современных условиях трудно разделить трудозатраты на организационное, правовое и лингвистическое обеспечение, то их включили в графу «прочее» (табл. 7.2).
Из табл. 7.2 видно, что львиная доля трудовых затрат при проектировании обеспечивающей части падает на математическое и программное обеспечение, особенно на стадиях рабочего проектирования и ввода в эксплуатацию, где трудозатраты составляют соответственно 84 и 100 %.
Во многих случаях разделение некоторых видов обеспечения и функциональных задач автоматизированных систем является весьма условным и еще более условным является разделение затрат между ними. Так, например, при внедрении информационных систем на основе готовых промышленных средств, снабженных развитыми языками диалога с пользователем, основная тяжесть работы падает на отбор, структуризацию и ввод показателей в информационную базу, т. е. на создание информационного обеспечения. Но
Виды обеспечения
Предпроектная стадия
Технический проект
чел.-дней
%
чел.-дней
%
Информационное
Математическое и программ¬
360
2
14 400
30
ное
1450
49,3
3 340
66
Техническое
1030
38
810
1.5
Прочее
140
0,5
1 225
2,5
Итого. . .
2980
49 835
1
1
96


Таблица 7.1
разработки
Рабочий проект
Ввод в эксплуатацию
Общая трудоемкость
чел .-дней
%
чел .-дней
%
чел.-дней
%
39 740
57 340
41
59
7 560
12 070
38.5
61.5
89 465
122 225
42
58
97 080
100
19 630
100
211 690
100
наполнение базы данных — это в то же время одна из основных ее функций.
Другой пример. Автоматизация управленческого труда в настоящее время происходит во псе большей степени с использованием готовых программных средств, ориентированных не на конкретные функции управления, а на виды технологических операций, выполняемых при работе с информацией. Эти современные средства настолько гибки и настолько доступны для освоения пользователем — непрофессионалом в области вычислительной техники, что управленческий персонал оказывается способным создавать собственные базы данных, обращаться к центральным базам данных, задавать правила обработки информации и формы ее выдачи. Таким образом, функционирование автоматизированной системы, если подразумевается под этим работа пользователя с системой, в некоторой своей части по сути заменяется частично программированием и сливается с созданием информационного обеспечения.
Таблица 7.2
Рабочий проект
Ввод в эксплуатацию
Общие трудовые затраты
чел .-дней
%
чел.-дней
%
чел.-дней
%
9 200
16
—
23 960
19,5
48 060
84
12 070
100
94 980
77,5


1 840
1,5
80
—
—
—
1 445
1,5
57 340
12 070
122 225 |
4 Зак. 603
97


Организационное обеспечение представляет собой совокупность документов, регламентирующих деятельность персонала автоматизированной системы управления в условиях ее функционирования. Кроме того, оно включает совокупность средств и методов, предназначенных для проведения технико-экономического анализа существующей системы и структуры управления, а также технико-экономического обоснования необходимости АСУ для исследуемого объекта, разработки всех оргмероприятий по созданию АСУ.
При создании АСУ организационное обеспечение поддерживает решение таких вопросов, как анализ существующей системы управления объектом и формулирование направлений повышения ее эффективности, выбор направлений совершенствования существующей системы управления, разработка технологии функционирования АСУ (состав, структура, взаимосвязи, организация и методология решения задач управления, состав рабочих процедур и порядок их выполнения).
Разработка организационного обеспечения конкретной АСУ предусматривает создание документов, регламентирующих взаимодействие, с одной стороны, персонала, обслуживающего АСУ, с техническими средствами и между собой в процессе функционирования АСУ, с другой — персонала аппарата управления объектом (министерство, ПО, заводоуправление) с персоналом, обслуживающим АСУ.
Правовое обеспечение представляет собой совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании автоматизированной системы управления, и статус результатов ее функционирования. В него входят нормативные акты, регламентирующие организацию работ по созданию автоматизированных систем, их цели, задачи, структуру и функции, статус АСУ и всех ее звеньев, и регламентирующие процессы, связанные с функционированием АСУ.
В новых условиях изменяются содержание и формы деятельности работников аппарата управления: появляются новые должности и подразделения, ликвидируются или объединяются некоторые из существующих, происходит перераспределение функций и обязанностей работников аппарата управления, вы98


полнение части управленческих операций возлагается на работников ВЦ, других подразделений, обслуживающих АСУ.
Благодаря передаче ЭВМ расчетов, а также применению автоматизированных рабочих мест (АРМ) и устройств отображения информации, соединенных с ЭВМ каналами связи, обеспечивается выполнение управленческих действий, направленных на реализацию задач и функций в режиме диалога работников с машиной, что существенно изменяет формы участия и роль человека в управленческом процессе. Ответственность за полноту, своевременность и достоверность информации, вводимой в ЭВМ, за своевременность и точность обработки информации должна регулироваться правовым обеспечением.
Правовое обеспечение любой экономико-организационной АСУ опирается на законы СССР, союзных и автономных республик, указы и постановления Президиума Верховного Совета СССР и Президиумов Верховных Советов союзных, автономных республик, постановления и распоряжения Совета Министров СССР, Советов Министров союзных и автономных республик, приказы, инструкции и другие акты министерств (ведомств), носящие обязательный характер, приказы, инструкции и другие акты организаций, предприятий и учреждений, в рамках которых создаются АСУ, акты местных органов власти, иные нормативные акты (например, нормативные акты Госарбитража СССР и др.).
Правовое обеспечение АСУ должно представлять собой систематизированную совокупность директивных документов и организационно-правовых актов, направляющих и регулирующих деятельность органов управления и их структурных подразделений в процессе реализации возложенных на них задач в условиях функционирования АСУ.
Правовое обеспечение может быть общесистемным и локальным.
Общесистемное правовое обеспечение регулирует общие вопросы, относящиеся к организации и функционированию всех экономико-организационных АСУ. Специфические вопросы организации и функционирования конкретной АСУ регулируются локальным правовым обеспечением, которое создается и используется при создании и эксплуатации АСУ,
4*
99


Состав документации локального правового обеспечения регламентируют для производственных объединений (предприятий) Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию многоуровневых интегрированных автоматизированных систем управления производственными объединениями (предприятиями), утвержденные постановлением Государственного комитета СССР по науке и технике, а для ОАСУ — Руководящие указания по разработке и развитию отраслевых автоматизированных систем управления, утвержденные постановлением Государственного комитета СССР по науке и технике.
Лингвистическое обеспечение определяет способы, скорость и в конечном итоге эффективность взаимодействия управленческого персонала и персонала, обслуживающего АСУ, с ее техническими средствами. На первых этапах развития АСУ непосредственно с ЭВМ общались в основном специалисты в области средств автоматизации (программисты, инженеры- электронщики, операторы ЭВМ и операторы устройств подготовки данных). Для них разрабатывались языки программирования, языки работы с операционными системами, языки пакетов прикладных программ. Эти языки хотя и просты по лексическому составу, но достаточно условны, часто используют мнемонику и аббревиатуру и требуют строжайшего соблюдения правил построения конструкций фраз и синтаксических правил. Кроме того, они созданы на базе английской лексики. Все это в подавляющем большинстве случаев являлось непреодолимым барьером между ЭВМ и управленческим персоналом, основная работа которого состоит не в управлении ЭВМ, а в решении функциональных задач.
Новые технические средства — терминальные станции, сети передачи данных, абонентские пункты, персональные компьютеры — приблизили средства автоматизации к конечному пользователю. Эффективное использование этих средств возможно только в том случае, если снят «языковый барьер» между человеком и машиной. Поэтому на современном этапе развития АС большое значение приобрело создание так называемых диалоговых языков конечного пользователя.
Сформировались основные требования к языку диалога пользователя с ЭВМ. Состав языка должен быть ориентирован на предметную область конечного 100


пользователя (экономиста, плановика, работника склада, инженера-технолога, проектировщика-строителя и т. д.). Сообщения ЭВМ должны быть лаконичны для быстрого восприятия и однозначно понимаемы. Для ускорения работы пользователя следует стремиться к минимизации сообщений, вводимых им с клавиатуры дисплея.
Язык системы должен обеспечить максимальный сервис для пользователя, например подсказки в случае, если пользователь затрудняется в выполнении действий с ЭВМ, обучение начинающих пользователей.
Таким образом, перечисленные и ряд других требований к человеко-машинному языку, с одной стороны, должны обеспечить достаточный уровень «разговорчивости» системы, являющийся одним из признаков ее «интеллектуальности», а с другой — оградить человека от излишней «болтливости» системы, затрудняющей работу с ней. Поэтому качество лингвистического обеспечения, особенно в части, обеспечивающей работу конечного пользователя, является важной предпосылкой эффективности автоматизированной системы.
Заказчикам АС следует иметь в виду, что современные технические и программные средства имеют очень широкие возможности по организации диалогового взаимодействия человека с ЭВМ. Поэтому задача заказчика состоит в том, чтобы задать разработчику наиболее удобные и эффективные формы диалога в конкретном приложении к автоматизируемым функциональным задачам.
Вопросы эргономики при создании АС рассматривались до сих пор с научных позиций, в основном в приложении к работе операторов автоматизированных технологических установок, энергетических систем и других сложных объектов управления. Сейчас, в период перехода широкого круга пользователей к работе с ЭВМ, необходимо при создании, закупке, размещении технических средств автоматизации и при разработке программных средств учитывать физиологические и психологические особенности и возможности людей.
Наиболее эффективная работа пользователя зависит от выбора типа устройства отображения, размера, формы, расположения текстов. Использование цветовых изображений, подчеркиваний, миганий и других 101


приемов должно обусловливать эффективность восприятия информации и комфортность работы пользователя, т. е. не должно утомлять, раздражать, отвлекать человека от решения основных функциональных задач. Выбор и расположение в рабочих помещениях электромеханических устройств (устройств печати, графопостроителей, дисководов) должны обеспечивать низкий уровень шума.
Следует обратить внимание и на внешний вид устройств, с которыми непосредственно работает пользователь. Уровень дизайна должен быть таким, чтобы пользователь получал эстетическое удовольствие от общения с техникой, что окажет влияние на его настроение и в конечном итоге на качество и эффективность его работы, вызовет желание работать с ЭВМ.


Глава 8
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Техническое обеспечение АСУ представляет собой комплекс технических средств, применяемых для функционирования АСУ, и является одним из наиболее важных составных элементов обеспечивающей части.
В соответствии с основными этапами информационной технологии (регистрации, сбора, передачи, обработки, выдачи и отображения информации) все технические средства можно разделить на следующие функциональные группы:
средства регистрации, сбора и подготовки информации;
средства передачи информации;
средства обработки информации;
средства выдачи и отображения информации.
Средства регистрации, сбора и подготовки информации выбираются в зависимости от предназначения АСУ. Так, например, в АСУП номенклатура технических средств регистрации очень разнообразна и включает устройства, осуществляющие: регистрацию массы, времени, количества с автоматическим вводом постоянных признаков; регистрацию информации на первичном документе и машинном носителе (регистраторы производства); регистрацию и обработку производственной информации для цехов и складов (регистраторы производства с арифметическим блоком); регистрацию с заполнением первичной документации, например платежных ведомостей (алфавитно- цифровые регистраторы, фактурные машины). Все эти средства предназначаются в экономико-организационных АСУ для выделения технико-экономической информации, в частности данных о загрузке оборудования, табельном учете, изготовлении и сдаче продукции и т. д.
В ОАСУ на данном этапе их развития сбор и регистрация информации происходят вручную. Соответствующие функциональные подразделения заводб-
юз


управлении в зависимости от способа передачи готовят информацию документально или в виде формализованного макета для передачи при помощи телетайпа по каналу связи либо в виде унифицированного отчетного или учетного документа по формам, установленным государственными органами. Получает распространение передача информации, записанной на магнитных носителях. Такие документы передаются на ГВЦ ОАСУ по почте или нарочным.
Рассмотрим кратко способы сбора и регистрации информации в АСУП.
Практика функционирования АСУП в зависимости от структуры информационных потоков класса решаемых задач, сложившейся технологии учета привела в настоящее время к выделению следующих способов отбора и регистрации информации: ручного, механизированного, с помощью специальных систем.
Ручной способ подготовки и ввода информации осуществляется непосредственно человеком после ручной подготовки перфокарт, перфолент или магнитных лент. В этом случае предварительно информация вручную заносится в формы первичных учетных документов, затем после окончания отчетного периода (смены, суток) документы доставляются в ВЦ. Здесь информация с помощью устройств подготовки данных переносится па перфокарты, перфоленты или магнитные ленты. Недостатком этого способа является наличие большого ручного труда. Иногда с целью достижения высокой достоверности в технологической цепочке участвуют 5—6 человек. Этот недостаток в значительной степени устраняется при механизированном способе сбора и регистрации информации.
Наиболее широкое распространение при механизированном способе регистрации информации получили разнообразные полуавтоматические устройства, позволяющие иметь одновременно печатный документ и машинный носитель этой информации. К таким техническим средствам регистрации информации относятся:
бухгалтерские и фактурные машины с перфоприставками типа «Искра-554», «Искра-555», «Нева-501»;
бухгалтерские учетные автоматы типа «Зоем- трон-383»;
регистраторы производства (РП-11, РП-51,
РП-101);
104


регистрирующие автоматы (РА-701; РА-727
РЛ-771).
Бухгалтерские и фактурные машины используются при оформлении многографных и многострочных документов, которые вместе с записью текста, числовым величин и символьных знаков требуют выполнения операций умножения, сложения, вычитания, подсчета вертикальных и горизонтальных итогов. Электронные учетные автоматы типа «3оемтрон-383» обладают более высокой производительностью и большим количеством автоматически выполняемых функций. Опыт показал, что применение фактурных машин и автоматов типа «3оемтрон-383» в отделах сбыта, материально-технического снабжения, бухгалтериях и складах повышает скорость оформления документов в 5—6 раз при выписке фактур, платежных требований, приемосдаточных накладных, при составлении инвентаризационных ведомостей.
Для оформления человеком машиночитаемых документов применяют различного рода регистраторы производства и регистрирующие автоматы. Регистраторы информации могут выполнять следующие функции:
фиксировать цифровую информацию па бланках документов и перфоленте;
регистрировать и производить суммирование цифровой информации с выводом на документы и перфоленту;
фиксировать алфавитно-цифровую информацию на специальных бланках документов и перфоносителях. Здесь вся постоянная часть сообщения (номер цеха, помер заказа, табельный номер исполнителя и др.) заносится на носитель автоматически, а переменная, изменяющаяся при движении документа с момента возникновения до окончательного оформления (количество деталей, номер операции и т. д.), заносится на носитель при участии человека.
Регистраторы производства РП-10, РП-11 являются цифровыми с выводом на перфоленту; РП-20 — цифровой с выводом на перфокарту; РП-50, РП-51 — цифровые с суммирующим блоком; РП-100, РП-101— алфавитно-цифровые; РА-701, РА-721, РА-771 — программно-цифровые регистрирующие автоматы.
Регистраторы производства РП-11, РП-51, РП-101 обладают возможностью не только фиксировать информацию и выдавать ее на промежуточные 105


перфоносители, но и предусматривают возможность передачи регистрируемой информации по каналам связи в ЭВМ.
При автоматизации управления поточными линия-* ми широко применяются устройства (датчики, автоматические измерительные приборы, счетчики), в которых информация фиксируется автоматически в местах ее возникновения. В этом случае регистрация осуществляется после приема импульса, без формирования какого-либо документа.
Выбор того или иного типа средств регистрации данных осуществляется в соответствии с информационными характеристиками объектов и их функциональным назначением.
На большие вычислительные центры (ВЦ коллективного пользования, ГВЦ ОАСУ и др.) большое количество информации для обработки поступает в виде первичных документов (бухгалтерские отчеты, различные нормативы, отчетные и учетные данные по различным видам деятельности и т. д.), которые необходимо преобразовывать и вводить в ЭВМ. До настоящего времени основным промежуточным накопителем были бумажные перфокарты и перфоленты. Процесс подготовки данных на перфокартах осуществлялся при помощи набора на громоздких механических перфорационных устройствах (перфораторах, табуляторах, сортировках ит. д.). Для того чтобы достичь нужной достоверности вводимой информации в ЭВМ и избежать ошибок, необходимо было пропускать перфокарты через 4—5 устройств, на которых работали операторы. Эта работа выполнялась с низкой производительностью, требовала большого количества счетно-перфорационных машин (на ГВЦ ОАСУ их насчитывалось более 50) и персонала, обслуживающего их, большого количества весьма дефицитных перфокарт.
Автоматизация, беря на себя колоссальный объем ручной рутинной работы управленческого аппарата, породила новую сферу ручного труда на ВЦ. Решение этой проблемы найдено в разработке и внедрении в практику работы ВЦ систем подготовки данных типа СПД-9000, СПД-9001, СП Д-9003 и др.
СПД — машиноуправляемые системы подготовки данных. Они предназначены для автоматизированного формирования массивов информации на магнит106


ной ленте и позволяют исключить перфорацию, контроль, сортировку и целый ряд других операций при подготовке данных с документов, которые выполняются в настоящее время на электромеханических устройствах и вручную. Помимо своего прямого назначения, системы могут использоваться для первичных операций с исходной информацией (сортировка, слияние, проверка данных), а также для диспетчеризации работ по подготовке данных.
Многопультовые СПД состоят из центрального процессора или ЭВМ с накопителями на магнитной ленте и дисках, пульта диспетчера, нескольких пультов операторов (до 16—32) и некоторых дополнительных устройств.
Перед началом работы диспетчер вводит в систему описания пакетов информации, распределяет пакеты между операторами, назначает им режим работы. Оператор клавишного пульта вводит в систему заголовок и последовательно документ за документом. По заголовку система находит в библиотеке соответствующую программу, которая осуществляет формальный и логический контроль вводимых данных. В случаях ошибочных действий оператора на пульт выдаются советы, указывающие способы устранения ошибок.
Другой эффективный метод контроля — верификация. При этом пакет вводят в систему дважды в разное время два разных оператора. Система сравнивает ранее введенные и вновь поступающие данные и информирует оператора с помощью светового табло о всех случаях несовпадения.
После введения в систему всего пакета информации диспетчер формирует па магнитной ленте законченный массив данных (файл). Полученная магнитная лента может быть использована для обработки на ЭВМ серии ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ и др.
С помощью процессора и оперативной памяти в системе организуются сбор, контроль, накопление информации и формирование ее в массивы сначала на магнитном диске, а затем на магнитной ленте.
Средства передачи информации включают сред- ства и каналы связи, обеспечивающие передачу информации в ЭВМ. Если в АСУ предприятием расстояния для передачи небольшие и проблемы с каналами связи, как правило, не возникают, то в отраслевых АСУ, особенно союзных министерств, где предприятия 107


расположены во всех концах нашей страны, а информация передается из предприятия непосредственно на ГВЦ своей отрасли, вопросы связи и передачи информации представляют собой большую проблему.
Кроме каналов связи, в АСУ используется также аппаратура передачи данных, обеспечивающая непосредственный ввод информации из канала связи в ЭВМ при обмене информацией с другой ЭВМ или с периферийными устройствами.
В СССР для передачи различных видов сообщений создается единая автоматизированная сеть связи страны (ЕАСС). На базе технических средств ЕАСС для передачи информации в экономико-организационных АСУ создается Общегосударственная система передачи данных (ОГСПД).
ОГСПД представляет собой организационно-техническую совокупность средств связи и предназначена для обеспечения возможности передачи данных широкому кругу предприятий и учреждений народного хозяйства страны независимо от их ведомственной принадлежности, и в первую очередь для удовлетворения нужд АСУ. ОГСПД предназначена обеспечивать связь вычислительных центров между собой, вычислительных центров с абонентскими пунктами, а также абонентских пунктов между собой.
Абоненты ОГСПД могут в настоящее время использовать номинальные скорости передачи 50, 100, 200, 1200 и 2400 бит/с, а в дальнейшем — 4800, 9600 бит/с и более.
В состав ОГСПД входят все технические средства, необходимые для передачи данных между конечным оборудованием.
В состав ОГСПД не входит конечная аппаратура абонентов: ЭВМ и аппаратура сопряжения ЭВМ с каналами связи, вводпо-выводные устройства ВЦ, абонентские пункты и выносные терминальные устройства.
Общая схема передачи данных между объектом управления и вычислительным центром показана на рис. 8.1.
Мультиплексор передачи данных (МПД) используется для управления обменом информацией между ЭВМ и абонентскими пунктами и обеспечения одновременного подключения к ЭВМ периферийных устройств или других ЭВМ. Он является связующим 108


звеном между ЭВМ и каналами связи и строится с учетом их технических характеристик. Так, например, мультиплексор ЕС 8402 предназначен для работы с абонентскими пунктами, телетайпами и ЭВМ серии ЕС ЭВМ. Он обеспечивает одновременную и независимую работу до 88 различных абонентов. Устройство защиты от ошибок выполняет функции обнаружения и исправления ошибок, происходящих в про-
Рис. 8.1. Передача информации
цессе передачи данных по каналам связи в результате различных помех.
Для преобразования дискретного сигнала, получаемого из ЭВМ, в непрерывный для передачи по каналу связи используется специальное устройство — модем.
Для передачи больших массивов информации из одной ЭВМ в другую необходимо иметь каналы связи с большой пропускной способностью — не менее 9600 бит/с. Система связи страны пока располагает телефонными каналами связи с пропускной способностью в 1200 и 2400 бит/с. Следовательно, в настоящее время обмениваться между ЭВМ большими массивами информации не представляется возможным, поэтому, как правило, передача информации от предприятий па ГВЦ ОАСУ осуществляется при помощи абонентского телеграфа — телетайпа пли специализированной аппаратуры ТАП-2со скоростью пе109


редачи 200 бпт/с, а также с использованием аппаратуры «Аккорд-1200» со скоростью 1200 бит/с.
Техническая реализация обработки данных в интегрированных АСУ основывается на создании вычислительных сетей как совокупности ЭВМ, связанных друг с другом техническими средствами связи.
Многомашинный вычислительный комплекс с территориально разнесенными компонентами называется вычислительной сетью (ВС). Основным назначением ВС является предоставление доступа широкому кругу пользователей к информации, хранящейся в вычислительных центрах, а также осуществление принципиально новых режимов работы с информацией, которые ранее не могли быть реализованы на локальных вычислительных центрах. Компонент или узел сети представляет собой вычислительный центр, который способен осуществлять следующие виды действий: собственно вычислительная обработка задач, концентрация информации, информационный обмен между компонентами ВС, а также управление процессом передачи данных и сообщений из одного компонента сети в другой. Таким образом,потенциально каждый компонент ВС может реализовать вычислительную, информационную, передаточную и управляющую функции в любом их сочетании.
Передача данных в вычислительной сети технически реализуется по схеме ЭВМ — ЭВМ, причем данные передаются от источника их хранения в пункт их обработки лишь по выдаче сообщения, соответствующего началу выполнения программы или запросу от пользователя. Дублирование данных в сети при этом сведено до минимума. В таком случае вычислительные машины и аппаратура передачи данных работают совместно, обеспечивая быстроту и надежность информационного обмена. При этом обмен осуществляется не только между аппаратными средствами, но и между программами, так как интеграция функциональных частей различных АСУ приводит к тому, что результаты, полученные программными комплексами, расположенными в одном из узлов сети, могут использоваться в качестве исходных данных для программ другого, территориально удаленного элемента интегрированной АСУ.
По своему составу ВС могут быть однородными и неоднородными. В однородных сетях используются однотипные ЭВМ. В неоднородных ВС используются ПО


ЭВМ, различающиеся как по архитектуре, так и по программному обеспечению. В настоящее время в процессах автоматизации используются различные вычислительные машины. Диапазон технических средств весьма велик — начиная от персональных компьютеров, установленных непосредственно на ра- бочих местах пользователей, и кончая мощными мно- гомашинными комплексами и многопроцессорными системами. Требования интеграции АСУ различных типов и назначений приводят к необходимости формирования неоднородных вычислительных сетей как технической базы их функционирования.
Первоначально понятие сети функционально связывалось с реализацией возможности подключения широкого круга дистанционно удаленных пользователей к вычислительным мощностям. Это представление привело к тенденции создания централизованных сетей, в которых мощные вычислительные ресурсы концентрировались в одном узле сети. Этот узел реализовал вычислительные и информационные функции. ЭВМ, стоящие в остальных узлах сети, лишь способствовали передаче данных.
Практика использования централизованной обработки не всегда оправдывает себя, так как централизованные системы не являются гибкими, достаточно сложно приспосабливаются как к добавлению новых прикладных функций, так и к изменению информационного обеспечения. Кроме того, этот подход требует территориальной концентрации мощных ЭВМ, Этот тип структуры сети достаточно широко используется в САПР, ОАСУ, банковских системах и т. д.
Интеграция экономико-организационных АСУ в масштабах отрасли по иерархии от уровня министерства до предприятия может быть отражена в иерархической древовидной структуре сети. Примером соединения элементов сети может быть кольцевая структура, которая часто используется в локальных сетях.
Выбор структуры сети является сложной проблемой, зависящей от ряда факторов, в том числе таких, как наличие или отсутствие подходящих средств связи, технических характеристик аппаратуры и каналов передачи данных, обеспечивающих взаимосвязь элементов сети, пропускной способности каналов, конфигурации технических средств и т. д.
111


Наибольшее распространение в настоящее время получают локальные вычислительные сети, обеспечивающие информационные и вычислительные потребности одного предприятия или организации с высоким уровнем автоматизации всех видов работ.
К средствам обработки информации в экономикоорганизационных АСУ относятся универсальные цифровые электронные вычислительные машины. Современные АСУ в качестве средств обработки информации используют ЭВМ третьего поколения, обладающие развитым математическим обеспечением, набором устройств внешней памяти большой емкости (емкость магнитного диска 100 и 200 Мбайт) и разнообразными периферийными устройствами, обеспечивающими широкие возможности ввода и вывода информации.
Структура и состав комплекса технических средств для обработки информации определяются составом и характеристиками задач, решаемых в системе, а также территориальным расположением и характеристиками объектов управления — предприятий и организаций отрасли. Обычно в состав комплекса технических средств ОАСУ входят имеющие различное функциональное назначение два вычислительных комплекса — телеобработки (оперативной обработки информации) и пакетной обработки (рис. 8.2).
Комплекс телеобработки данных работает в режиме разделения времени и предназначен для автоматизированного сбора информации от удаленных информационных пунктов предприятий и объединений, решения задач в реальном масштабе времени. С помощью видеотерминальных устройств (дисплеев и абонентских пунктов) комплекс обеспечивает работу аппарата управления в запросно-ответном режиме.
Техническую базу комплекса телеобработки (оперативной обработки информации) составляют две ЕС ЭВМ третьего поколения (типа ЕС-1035 или ЕС-1045), функционирующие как единая система на уровне двухканальных устройств управления накопителями на магнитных дисках и лентах, и система телеобработки данных (устройство ЕС-7920).
Устройства управления накопителями на магнитных дисках и лентах подключаются одновременно к двум ЭВМ таким образом, что каждая из них может обращаться к любому из 16 накопителей. При такой структуре комплекса емкость ВЗУ на магнитных дис-
112


Министерство
Рис. 8.2. Структура технических средств ОАСУ
ках для хранения данных и программ может составлять 1600 Мбайт при емкости одного диска в 100 Мбайт.
Комплекс технических средств в режиме пакетной обработки данных предназначен для работы, когда пользователи не имеют непосредственного доступа к ЭВМ. Устройства этого комплекса выполняют периодическую обработку больших массивов информации. Выходная информация выдается с помощью нескольких параллельно работающих, быстродействующих алфавитно-цифровых печатающих устройств (АЦПУ). В состав комплекса в зависимости от объемных и временных характеристик обрабатываемой в пакетном режиме информации могут входить две и более ЕС ЭВМ третьего поколения с полным комплектом периферийного оборудования.
113


Характеристики современных ЭВМ единой системы приведены в табл. 8.1. В табл. 8.2 приводятся некоторые характеристики перспективных ЭВМ.
Т а б л и ца 8.1
Единая система ЭВМ
Показатель
Модель
ЕС-1022 (СССР)
ЕС-1033 (СССР)
ЕС-1035 (СССР)
ЕС-1060
(СССР)
Быстродействие среднестатистическое, тыс. операций/с
80
150-200
40-160
1000—1300
Время обращения к ОЗУ, мкс
2
0,82
1,25
Емкость оперативной памяти, Кбайт ....
128-512
256-512
256-512
1024
Число селекторных каналов
2
3
2 или 4
2
Число устройств-абонентов, подключаемых к селекторному кана- ЛУ
До 256
256
До 256
Число мультиплексных каналов
1
1
1
1
Число устройств-абонентов, подключаемых к мультиплексному каналу
До 256
256-512
До 256
256
Режим работы, обеспечиваемый операционной системой (режим пакетной обработки — П, режим разделения времени — Р) ....
П
П
П, Р
Потребляемая мощность, кВт
Не более
40?
До 35
До 80
Площадь, занимаемая типовым комплексом, м2
25
108
120
110
270-300
Таблица 8.2
Перспективные модели ЕС ЭВМ «Ряд 3» II этапа
ЕС-1037
ЕС-1077
ЕС-1087
Производительность, млн.
команд в секунду ....
0,6
2,5
8—10
Объем оперативной памя¬
ти, Мбайт
4,0
16,0
16-32
114


ЕС ЭВМ представляет собой комплекс программно совместимых вычислительных машин третьего поколения, предназначенных для решения всех классов задач — научно-технических, экономических и информационных.
Вычислительные машины ЕС характеризуются высоким уровнем организации процессов управления, обмена и обработки данных. Модульная структура и конструкция, независимое функционирование устройств, автоматическое распределение ресурсов, высокая степень параллельности процессов обработки — все это обусловливает эффективное применение вычислительных машин единой системы при решении широкого круга задач.
Для управления сложными технологическими объектами или процессами, организации систем сбора информации с автоматизированного оборудования в крупных цехах, управления гибкими производственными процессами и линиями, а также для решения организационно-экономических задач небольшого объема в качестве ЭВМ для автоматизированных рабочих мест проектировщиков нашли широкое применение мини-ЭВМ семейства малых ЭВМ (СМ) и типа «Электроника» (например, СМ1, СМ2, СМ3, СМ4, СМ1420, «Электроника-60», «Электроника-100»). Технические характеристики мини-ЭВМ ниже, чем характеристики ЭВМ ЕС, но состав входящих в них устройств и большая часть функциональных возможностей аналогичны машинам единой серии.
Последнее время получают широкое распространение микропроцессоры и микроЭВМ. Микропроцессор представляет собой функционально законченное устройство обработки информации, конструктивно выполненное в виде одной или нескольких больших интегральных схем, по выполняемым функциям и своей структуре идентичен процессору обычной ЭВМ.
МикроЭВМ — электронная вычислительная машина, реализованная на нескольких общих интегральных схемах, оснащенная различным периферийным оборудованием. Характеристики некоторых, наиболее распространенных современных микроЭВМ приведены в табл. 8.3.
МикроЭВМ широко используются в настоящее время как терминальные оконечные устройства пользователя в АСУ.
115


Так, например, на предприятиях они могут устанавливаться в различных службах (плановый отдел, бухгалтерия, склад, отдел сбыта и т. д.) и выполнять роль как автоматизированного рабочего места специалиста, так и ЭВМ. Каждая служба может создать на магнитных дисках или дискеттах свой локальный персональный банк, данных, который будет использоваться при всевозможных расчетах, приготовлении различных справок, принятии оперативных
Таблица 8.3
Характеристики микроЭВМ
Характерце шки
Модель микроЭВМ
«Искра-226»
СМ-1800
«Электроника- двк>
Быстродействие, тыс. опера- ций/с
500
500
500
Разрядность
13
8
16
Объем ОЗУ, Кбайт
128
64
56
Объем ВЗУ на магнитных дисках, Мбайт
5
0,5
Объем ВЗУ на дискеттах, Кбайт
512
512
1000
Масса
128
250
—
Потребляемая мощность, кВт
2
2
—
Конструкторское исполнение
Настольные
решений. При необходимости дополнительные данные могут быть получены через канал связи из центрального банка данных ВЦ предприятия.
Аналогично микроЭВМ и персональные компьютеры могут использоваться и в отраслевых АСУ. Устанавливаются они непосредственно на рабочих местах руководителей (министров, заместителей министров, начальников функциональных и производственных управлений). Применяются микроЭВМ в качестве интеллектуальных терминалов в системах автоматизированного проектирования.
Иногда целесообразно создавать сети микрокомпьютеров. Например, в министерстве можно создать сеть микрокомпьютеров, объединенных микрокомпьютером, выполняющим роль диспетчера в сети и адаптера связи между ГВЦ ОАСУ и сетью микрокомпьютеров.
Средства выдачи и отображения информации предназначаются для выдачи документальной и ви116


зуальной информации в удобной форме для использования человеком в процессе управления, а также для вывода информации на промежуточные носители п в канал связи для передачи абонентам или в другие ЭВМ. Они включают широкий набор устройств, позволяющих представить информацию (цифровую, алфавитно-цифровую, графическую, звуковую) в виде табуляграмм, машинных носителей, документов, временного отображения на различных индикаторах и табло, звуковых и световых сигналов, визуальных отображений и т. п.
Устройства вывода информации можно разделить на две группы:
устройства вывода информации в закодированном виде па промежуточные носители (перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, магнитные диски);
устройства вывода информации, удобной для человеческого восприятия (устройства печати на бумаге, устройства отображения на экране, графопостроители и т. д.).
Не останавливаясь на первой группе устройств, рассмотрим кратко вторую группу.
Вывод информации в виде документа осуществляется на механические и немеханические устройства.
К механическим устройствам, при помощи которых можно получить документальное представление информации, относятся: алфавитно-цифровые печатающие устройства (АЦПУ); электрифицированные пишущие машинки; телеграфные аппараты.
В отличие от обычной пишущей машинки, в которой последовательно печатаются символ за символом, в АЦПУ печатается сразу строка длиною 128 и более знаков. Быстродействие печати современных АЦПУ составляет порядка 750—1500 строк в минуту.
В экономико-организационных АСУ при пакетном режиме обработки информации на печать обычно выдается большое количество информации, достигающей сотен тысяч страниц документов. При высоких быстродействиях современных ЭВМ (порядка 300— 400 тыс. операций/с) электромеханическая печать с ее низкими скоростями становится узким местом в обработке информации. Часто из-за медленнодействующих АЦПУ коэффициент использования высокопроизводительного процессора равен 1—2%. В этих случаях на выходе ЭВМ подключается сразу несколько АЦПУ, однако и это не решает проблему 117


производительности ЭВМ. Поэтому весьма остро стоит проблема создания высокопроизводительных электронных печатающих устройств, скорость печати которых была бы соизмерима со скоростью обработки информации процессором.
Немеханические устройства знаковой регистрации используют различные физические методы регистрации информации — ксерографический, электрохимический и т. п. Эти устройства значительно превосходят по быстродействию электромеханические, однако из-за сложности эксплуатации, низкой надежности, высокой стоимости широкого распространения не получили.
Очень часто информацию из ЭВМ человеку удобнее получать не в виде таблиц и текста, а в графической форме, поскольку такая информация воспринимается и осмысливается человеком легче и быстрее. Графическое представление информации осуществляется при помощи графопостроителей.
Для вывода графической информации на электронно-лучевую трубку, например в процессе машинного проектирования в реальном времени, используется групповой комплекс устройств ЕС-7905. Обработка информации производится с помощью внутренних программ устройства. Число выводимых символов — 96, максимальное число символов—'2100.
Во многих областях человеческой деятельности — в геологии, геодезии, картографии и метрологии для вычерчивания карт, планов, продольных и поперечных профилей, метеорологических схем, в электронике для вычерчивания схем и масок для интегральных схем и т. д.— широкое применение находит комплекс устройств ввода-вывода графической информации ЕС-7907.
Размер рабочего поля для вычерчивания— 1682 X X Н89 мм, скорость вычерчивания — до 250 мм/с, число самописцев — до 4.
Получают все большее распространение цветные дисплеи как алфавитно-цифрового, так и графического типа. Использование цвета для выделения информации, несущей разную смысловую нагрузку, повышает скорость ее восприятия, наглядность, доходчивость.
В настоящее время все большее значение приобретает метод обращения — диалог человека с машиной при помощи устройств отображения информации на экранах, которые получили название дисплеев. Дис- 448


илей является высокоэффективным инструментом диалогового режима человека с ЭВМ. Внешне дисплей напоминает телевизор, но в структуре дисплея имеется небольшое запоминающее устройство, которое позволяет не только получать информацию на экране,
Таблица 8.4
Устройство
о
1
§
сх <3
о
1
сч о 1 сч £ о.
СО о 1 сч £ О.
АРМ2—04
3
1 еч
а, <
Базовый комп-
леке ....
1
1
1
1
1
1
Накопитель на
гибких МД Алфавитно-
1
1
цифровой дисплей . .
2
3
7
Устройство печати СМ 6300 Устройство
2
графическо¬
го вывода; АП-7251 . .
1
2
АН-7252 . .
Устройство
1
1
2
1
графического ввода . .
4
2
4
СМ-6404
СМ-6404
пкгио
Графические
дисплеи . .
4
2
2
2
СМ-7316
СМ-7316
«Графит»
но и вводить при. помощи клавиатуры нужную дополнительную информацию, делать запрос информации. Клавиатура позволяет человеку осуществлять диалог.
Современные дисплеи снабжаются дополнительно «световым пером», по форме напоминающим авторучку. При помощи «светового пера» человек может на экране стереть отдельную информацию, скорректировать текст, переместить отдельные знаки, нарисовать чертеж и т. д.
На базе описанных технических устройств промышленностью выпускаются комплексы, ориентированные на функциональное использование. К ним относятся комплексы технических средств (КТС) для автоматизированных рабочих мест (АРМ) проектировщиков и абонентские пункты. Состав устройств, 119


входящих в некоторые из выпускаемых АРМ, приведен в табл. 8.4.
Последнее время промышленность начала серийно выпускать комплекс (набор) аппаратуры для работы пользователя в диалоговом режиме (например, АП-61 и АП-63). В состав абонентского пункта АП-61 входят: устройства управления, пишущая машинка, индикатор па электронно-лучевой трубке, алфавитно- цифровая клавиатура и модем.
Устройство управления обеспечивает выполнение всех функций по обмену информацией пользователя с ЭВМ: повышение ее достоверности, прием от клавиатуры, запоминание и циклическую выдачу на экран всей вводимой и выводимой информации.
Пишущая машинка позволяет документировать тексты с. экрана и получаемые с ЭВМ со скоростью до 10 знаков/с. Экран размером по диагонали 35 см позволяет отобразить 960 знаков.
Абонентский пункт АП-61 работает по каналу связи 1200 и 2400 бит/с.
Абонентский пункт АП-63 имеет то же назначение и отличается от АП-61 размером экрана (25 см) и наличием двух пишущих машинок.


Глава 9
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ /ПРАВЛЕНИЯ
9.1. 	Информационные основы организационного управления
Научной и методической базой оптимального планирования и управления, оценки качества хозяйственных решений и эффективности руководства является система экономических показателей и методов их расчета. В повседневной практике министерств, ведомств, объединений и предприятий используется около 800 различных видов экономических показателей, совокупность которых описывает хозяйственные объекты и системы управления ими. Система экономических показателей характеризует все аспекты деятельности: выпуск и реализацию продукции, использование средств и предметов труда, организацию использования трудовых и финансовых ресурсов, мероприятия по повышению качества продукции, производительности труда и т. д. Каждый показатель имеет определенный смысл, формально отображенный в его названии, и значение, выраженное в количественном или качественном виде.
Экономическим показателям, используемым в организационном управлении, присущи характерные признаки. Так, по участию в процессах управления можно выделить плановые, отчетные, нормативносправочные и аналитические показатели:
плановые показатели представляют собой утвержденные показатели деятельности объекта управления на соответствующий период (пятилетка, год, квартал, месяц и т. д.) и составляют примерно 20 % общего объема показателей;
отчетные показатели — информация о фактическом выполнении плановых заданий;
нормативные показатели — утвержденные нормы по основным показателям деятельности: нормы 121


расхода материалов, трудовые и материальные нормативы на изделия и т. д. Справочные данные содержат наименования и адреса предприятий — поставщиков и потребителей, номенклатуру и ассортимент продукции, деталей, комплектующих изделий и т. д. Нормативно-справочная информация составляет 50 % общего объема информации. Аналитические показатели представляют собой результаты сопоставления плановых и фактических значений. Этот вид показателей составляет примерно 2—3 % общего объема.
По методу формирования значений показатели подразделяются на первичные (базовые) и производные. Первичные — это показатели, значения которых формируются путем учета, измерения, взвешивания и т. д. либо путем принятия заранее обусловленных значений (директивные плановые задания, нормы, нормативы, расценки, тарифы и т. д.). Производные показатели формируются из базовых по соответствующим расчетным методикам. Примером производных показателей является, например, показатель рентабельности, производительности труда. По периодичности формирования показатели делят на регулярные (годовые, квартальные, месячные, декадные, суточные и т. д.) и нерегулярные, когда возникновение информации или потребности в ней заранее не определено.
По направлению движения показатели подразделяются на входные, внутренние (промежуточные) и выходные для конкретного подразделения или объекта в целом. Типичным примером внутренней информации являются нормативные данные, которые могут быть различными для разных хозяйственных объектов.
По степени стабильности показатели подразделяются на условно-постоянные и переменные. Условно- постоянные показатели сохраняют свои значения достаточно большой период времени (плановые, нормативно-справочные) .
Для удобства работы показатели по определенным признакам группируются в документы. Документ — взаимоувязанный комплекс показателей, зафиксированный на специальном носителе и имеющий юридическую силу. Для каждого документа разрабатывается инструкция по его формированию и прохождению через определенные структурные подразделения в системе управления. Документы различаются по 122


периодичности их формирования, направлению движения, а также средству доставки пользователю (почта, телефон, телеграф, телетайп, нарочные, печатный документ с ЭВМ, экран дисплея).
Показатели и документы дифференцируются по видам деятельности, степени важности принимаемых решений и распределяются по иерархической структуре системы управления в соответствии с разработанным и утвержденным документооборотом.
Центральный аппарат министерства, аппараты предприятий (объединений) через показатели и документы выполняют определенные функции (учет и отчетность, нормирование, анализ, прогнозирование, планирование, организация и регулирование выполнения плана). В результате осуществляется воздействие на процессы движения производственных и непроизводственных фондов* в их производительной, потребительской, товарной и денежных формах, а также на деятельность коллективов работников при производстве и реализации продукции.
Функционально-линейная структура систем управления, предметно-функциональное разделение труда работников управления существенным образом сказываются на содержании документации и технологии переработки данных. Прежде всего это проявляется в частой повторяемости отдельных показателей в различных документах. Одни и те же данные могут параллельно запрашиваться, передаваться и обрабатываться для принятия различных хозяйственных решений. Это приводит к тому, что объемы информации, циркулирующей в системе управления, становятся весьма значительными. Появляется вероятность снижения достоверности данных, их достаточной представительности и своевременности получения, что может повлечь за собой несогласованность, несбалансированность и противоречивость принимаемых решений.
Применение вычислительной техники в организационном управлении, создание автоматизированных систем управления создали предпосылки к существенному совершенствованию традиционных методов и технологии обработки экономической информации. Это объясняется тем, что функционирование АСУ, как и любой системы управления сложным объектом, базируется на информационном обеспечении.
123


Проектирование информационного обеспечения АСУ основывается на изучении и анализе потоков информации в системе управления. Выявляется необходимый и достаточный для целей управления состав экономической информации, без дублирования и избыточности показателей, определяются взаимосвязи показателей на логическом уровне в соответствии с их экономической сущностью и особенностями организационной структуры управления. Определяются математические зависимости и алгоритм расчета производных и аналитических показателей. Процесс проектирования информационного обеспечения АСУ осуществляется разработчиком, который формирует решения по совершенствованию информационной модели на экономико-организационной основе с учетом проектируемой функциональной части и технических средств, обеспечивающих функционирование АСУ. При этом руководителю необходимо отчетливо представлять, каким образом изменится технология обработки экономической информации, какие преимущества в информационном плайе достигаются при внедрении средств ьычпелителыюй техники в управление.
9.2. 	Совершенствование информационного обеспечения управления в условиях АСУ
Внедрение вычислительной техники в систему управления вызвало разделение информации па внемашин- ную и внутрпмашинную. Внутримаилинная информация— это данные, необходимые для реализации задач функциональной части АСУ и принятия руководителем конкретных хозяйственных решений.
Основу внутримашинного информационного обеспечения составляет банк данных. Банк данных — система специальным образом организованных данных, программных, технических, языковых и организационно-методических средств, предназначенная для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования этих данных. Интеграция данных в ЭВМ, централизация управления ими, практическое отсутствие в ЭВМ избыточности и дублирования информации являются основой организации управления хозяйственными объектами с учетом всех сторон их деятельности как единого процесса, имеющего общую информационную базу. Использование единой достоверной информационной базы 124


повышает уровень согласованности и скорость принятия планово-управленческих решений.
Структурно банк данных состоит из отдельных баз, являющихся совокупностью взаимосвязанной, предметно-ориентированной информации. Базы данных логически связаны между собой в соответствии с экономической сущностью входящих в них показателей, частотой использования и совокупностью функций, автоматизируемых в АСУ. Определение состава и структуры банка данных осуществляется по результатам анализа информационного обеспечения организационного управления. Так, по классификационным признакам, рассмотренным выше, в ЭВМ целесообразно в первую очередь хранить базовые технико-экономические показатели регулярного условно-постоянного типа. В соответствии с этим основу общего информационного банка в ЭВМ составляет единая нормативно-справочная информация, соответствующая реальным условиям функционирования производства. Заполнение нормативно-справочной базы данных осуществляется на этапе первоначального формирования информационного обеспечения АСУ. Допустимые корректировки значений нормативно-справочных данных осуществляются по мерс необходимости при развитии и совершенствовании конструкций изделий, технологии их изготовления, замены исходных материалов, повышения производительности труда и т. д.
В создании нормативно-справочной базы существенная организационная роль отводится руководителю. Это объясняется тем, что разработка нормативносправочной базы осуществляется в опережающем режиме непосредственно заказчиками АСУ. Непосредственно па предприятии, в отделах главного механика, главного энергетика, технологическом отделе, готовятся предложения по текущим нормам расхода материальных ресурсов в укрупненном ассортименте материалов, видов топлива и энергии с учетом конкретных особенностей производства, изучается последовательность приемов, организации труда на рабочем месте, использования оборудования. Бюро и группы по нормированию обобщают предложения и результаты исследований и вырабатывают сводные нормы расхода, нормы труда, различные нормативы. Необходимо организовать процессы нормирования таким образом, чтобы при их разработке учитывались достижения пауки и техники, передового опыта, 125


перспективы развития предприятия. Опыт внедрения АСУП показывает, что в ряде случаев требуется пересмотр устаревших и необоснованных норм с заменой их более прогрессивными.
Реализация в АСУ принципа новых задач может потребовать разработки норм и нормативов, не используемых ранее в планировании и управлении. Особенно наглядно это можно проиллюстрировать на примере автоматизации формирования плана развития и размещения предприятий отрасли. Без АСУ решение этой проблемы базировалось на вариантах развития предприятий, которые предлагались непосредственно предприятиями и объединениями исходя из локальных целей их совершенствования и развития. Для вновь строящихся предприятий проектные организации разрабатывают проектные решения исходя из необходимости удовлетворения потребности в продукции отрасли.
В условиях функционирования ОАСУ единый план развития и размещения отрасли может быть сформирован как результат применения оптимизационной модели на основе норм, нормативов и нормативных коэффициентов длительного пользования.
Реализация модели требует разработки новой системы норм и нормативов, базирующейся на результатах долгосрочных прогнозов потребности в продукции отрасли, с учетом перспектив развития других отраслей народного хозяйства, взаимосвязанных с данной, результатов научных исследований и технического прогресса и т. д. Разработка исследовательских норм и нормативов осуществляется экспертным путем на основе разрабатываемых в отрасли комплексных целевых программ развития.
Разработка норм и нормативов длительного пользования должна осуществляться в отраслевых институтах с обеспечением их прогрессивности, научной, технической и экономической обоснованности в соответствии с целями функционирования отрасли. Эта проблема является сложной, трудоемкой и длительной. Организация работ по разработке нормативной базы должна осуществляться и контролироваться непосредственно первым руководителем.
Помимо нормативно-справочной информации, в банке данных хранятся базовые технико-экономические показатели длительного пользования, основную группу которых составляет плановая информация. 126


Эти показатели вводятся в ЭВМ однократно после утверждения плана. Производные плановые показатели формируются программно на ЭВМ процедурами прямых плановых расчетов или применением оптимизационных плановых моделей с последующим хранением в соответствующих базах данных по необходимости. При этом в памяти ЭВМ отдельно формируются общесистемные базы данных, имеющие общефункциональное назначение, и локальные базы данных, ориентированные на конкретные виды деятельности и определенный круг пользователей. Переменная информация по фактическому выполнению плановых заданий на уровне первичных показателей составляет для ЭВМ входную информацию. Эти данные вводятся в ЭВМ и временно хранятся для последующей обработки функциональными программами.
При необходимости осуществляется расчет производных фактических показателей и аналитических данных. Информация о фактическом выполнении плана может сохраняться в ЭВМ с последующим ее агрегированием по пространственному и временному разрезам. Оперативная информация, используемая лишь как исходные данные для программного формирования необходимых показателей, нс подлежит храпению в ЭВМ.
Анализ информационного обеспечения организационного управления, опыт функционирования эффективных АСУ в передовых отраслях народного хозяйства показывают, что на ЭВМ может храниться и формироваться по необходимости до 70 % общего объема данных, циркулирующих в системе управления. Это означает, что использование ЭВМ как технического средства, позволяющего автоматизировать информационно-вычислительные работы в процессах планирования и управления, позволяет реализовать существенное сокращение объемов внемашинной информации, собираемой и обрабатываемой вручную в системе управления.
По существу внедрение АСУ позволяет осуществлять одноразовую фиксацию первичных данных, характеризующих фактическое состояние производства, непосредственно в местах их возникновения, т. е. в цехах, на складах, в отделах и т. д.
Изменение состава показателей, собираемых вручную, наличие ограниченной номенклатуры внемашин- ных данных требуют разработки специальной систе-
127


мы документов, в которых фиксируются значения первичной информации. Эти документы должны учитывать два аспекта их использования. Первый связан с тем, что в АСУ автоматизируется лишь часть функций планирования и управления. Определенный набор задач по-прежнему в системе управления решает человек. Следовательно, документы должны быть удобными для работы с ними пользователя. В то же время эти документы должны в компактной форме содержать данные в виде, пригодном к непосредственному вводу в ЭВМ. Существенно, что эти документы должны быть свободны от избыточности и дублирования показателей. Вышеперечисленные требования привели к необходимости разработки унифицированной системы документации.
Унификация документов возможна по трем основным направлениям: создание новых форм документов, изменение действующих при сокращении их показателей или вводе новых, применение единой терминологии. Унифицированные формы документов проверяются на практике, доводятся до стандартных с установлением на них ГОСТа. В настоящее время разработаны и внедрены унифицированные системы документации по основным видам деятельности, такие, например, как:
система проектно-конструкторской и технологической документации;
система плановой документации;
система отчетно-статистической документации; система первичной учетной документации и т. д. Внедрение в практику управления новой системы документации, сокращение объемов информации в системе управления приводят к необходимости рационализации документооборота. Схема документооборота в условиях функционирования АСУ четко разделяет источники формирования и получения документов. Основной процент в системе документооборота занимают документы, формируемые на ЭВМ. В системе управления формируются в основном документы, необходимые для нормального функционирования АСУ и содержащие данные, являющиеся входными по отношению к вычислительному центру, технически обеспечивающему процессы переработки информации.
Реализация документооборота в системе, содержащей вычислительные центры, требует решения ряда организационных вопросов. Прежде всего это отно128


сится к разработке и внедрению в практику управления новой технологии сбора и передачи данных. базирующейся на технических средствах. Технология предусматривает классические этапы: сбор первичных данных; оформление данных на носителе; подготовка и контроль данных; передача данных.
Автоматизация предполагает новую реализацию этих этапов. Так, в условиях функционирования АСУ первичные данные в объеме и номенклатуре, определенных проектными решениями по информационному обеспечению, фиксируются либо автоматически соответствующими датчиками, установленными в технологическом процессе производства, либо непосредственно на рабочих местах с использованием регистраторов информации. При этом производится оформление данных как на бланке документа, так и на носителе, пригодном к непосредственному вводу в ЭВМ либо к передаче по соответствующим каналам связи. В системе управления первичные данные фиксируются на универсальных документах, проходят стадию предварительной подготовки и контроля. При этом по необходимости осуществляются кодирование информации, логический, арифметический и юридический контроль. Передача данных с одного места на другое определяется требуемой периодичностью и наличием средств связи (телефон, телеграф, почта и т. д.).
В настоящее время развитие микропроцессорной техники, создание компактных персональных мик- роЭВМ, оснащенных видеотерминалами, магнитными дисками, гибкими дискеттами, позволяют осуществить переход к безбумажной технологии сбора и передачи данных к автоматизированному документообороту. Это означает, что потребуется организационная работа, связанная с обучением и адаптацией сотрудников аппарата управления к работе в условиях, когда технические средства автоматизации становятся частью рабочего места, появляются новые обязанности по подготовке и вводу данных в ЭВМ непосредственно пользователем.
Функционирование АСУ как человеко-машинной системы требует четкой сбалансированности всех ее элементов, что вызывает необходимость регламентирования деятельности каждого исполнителя линейных и функциональных подразделений, сотрудников вычислительных центров. По существу речь идет о разработке в пространстве и во времени строгого графика Зак. 603
129


процессов решения задач планирования и управления. При этом изменяется характер деятельности, так как ЭВМ выполняет лишь рутинную нетворческую работу по подготовке для пользователя информации. Человек реализует доступ к информации ЭВМ при решении следующих функций:
ввод и корректировка данных, соответствующих области деятельности пользователя, компетенции и правам доступа;
получение в фиксированные моменты времени данных, сгруппированных в заранее определенные по форме документы, удобные в работе;
диалоговая реализация справочных функций, задач анализа, планирования и управления в произвольные моменты времени с получением информации с требуемой степенью детализации или агрегации.
9.3. 	Языки описания данных и взаимодействия пользователя с ЭВМ
Создание рационального банка данных в АСУ, обеспечение быстрого поиска информации, снижение вероятности появления ошибок при вводе пользователем значений в ЭВМ вызывают необходимость использования формализованных языков описаний для тех понятий, которые выражаются лексически сложными текстовыми конструкциями. В первую очередь это относится к наименованиям технико-экономических показателей, документов, операций, предприятий, продукции и т. д. Выраженные в терминах естественного языка, они отображают смысловое содержание понятия, по существу не являясь средством его однозначной трактовки. Довольно часто в практике управления используется различная терминология, что затрудняет идентификацию понятий и является неприемлемым при переходе к обработке последних на ЭВМ. Унификация терминологии несколько упрощает проблему идентификации, однако не снимает вопросов, связанных со сложностью ввода текстовых наименований и значений в ЭВМ, проблем эффективного использования памяти на машинных носителях, быстрого и однозначного поиска данных.
Опыт построения и практического использования информационного обеспечения АСУ показывает целесообразность и эффективность предварительной формализации текстовых сообщений, при которой осуще- 130


< in.nicTCM однозначная замена смыслового содержания компактным кодом. С этой целью в АСУ разравниваются формализованные языки описания данных (МОД), которые содержат алфавит и синтаксис. При подготовке данных к вводу в ЭВМ пользователь осуществляет процесс кодирования текстовых сообщений в соответствии с правилами ЯОД, а также пользуясь соответствующими классификаторами.
Классификатор представляет собой документ в виде книги или таблицы, в котором каждому текстовому наименованию поставлен в соответствие однозначный код. В АСУ могут использоваться локальные классификаторы (уровень АСУП, АСУ объединений), отраслевые классификаторы (уровень ОАСУ), общесоюзные классификаторы, утвержденные Госстандартом и используемые при выходе на межотраслевой уровень. Общесоюзные классификаторы, примерами которых являются общесоюзные классификаторы промышленной и сельскохозяйственной продукции (ОКП), единиц измерения, единиц административно- территориального деления, являются универсальным языком-посредником при обмене информацией на союзном уровне между АСУ различных типов и назначений. Использование общесоюзных классификаторов является основой информационной совместимости при интеграции ОАСУ и автоматизированных систем межотраслевых органов управления.
Для обеспечения информационной совместимости различных типов АСУ в отрасли использование общесоюзных классификаторов не всегда целесообразно в силу избыточности кодов, структура которых спроектирована под масштабы всего народного хозяйства. Более разумно организовать разработку и внедрение в практику отраслевых классификаторов. Так, в отраслевой системе АСУ «Прибор» используется более 90 отраслевых классификаторов: по странам назначения, экономическим районам, заказчикам, поставщикам, видам производства, материалам, профессиям и т. д. Разработка структуры отраслевых кодов, классификаторов осуществляется заказчиком АСУ в соответствующих отраслевых институтах экономического профиля.
Для решения отдельных задач в АСУП допускается использование локальных систем классификации и кодирования, однако информационный обмен с вышестоящей системой осуществляется в соответствии с принятой системой кодирования последней.
5*
131


Следует отметить, что преобразование кодов из одной структуры в другую должно осуществляться программно на ЭВМ.
В настоящее время в АСУ различных уровней управления в той или иной степени находят применение четыре системы классификации и кодирования: порядковая, серийно-порядковая, фасетная и классификационная.
Порядковое кодирование заключается в сквозной последовательности регистрации объектов. Так, например, кодируются наименования предприятий.
При серийно-порядковом кодировании объекты разбиваются на группы, а внутри группы код присваивается по порядку. Так, например, кодируются организации-заказчики, фондодержатели и т. д.
Фасетное кодирование идентифицирует объект составным кодом, каждая часть которого характеризует определенный признак. Внутри составной части (фасета) применяется кодирование по любой системе. Фасетное кодирование, например, применяется для формализации наименований технико-экономических показателей с выделением фасетов по следующим признакам: функция управления, временной фактор, единица измерения, уровень управления и т. д.
При классификационном кодировании определяется класс, к которому относится объект, класс разбивается на подклассы, подклассы — на группы, группы— на подгруппы и т. д. Элементы каждого уровня кодируются любым способом. Классификационное кодирование применяется в основном на общесоюзном уровне. Например, для кодирования промышленной и сельскохозяйственной продукции используется структура десятиразрядного кода, состоящая из шести классификационных группировок.
Два старших разряда предназначены для представления кода отрасли и позволяют отобразить до 99 отраслей.
Восьмой разряд отображает код подотрасли, допуская наличие в отрасли до девяти подотраслей. Разряды с первого по седьмой включительно предназначены для представления кода группы, подгруппы и вида изделия. Разряды с первого по четвертый отображают код самого изделия.
Использование кодов в АСУ эффективно при вводе и хранении данных в ЭВМ. При выдаче информации из ЭВМ пользователю производится обратная 132


перекодировка с заменой кодов текстовыми (обычно «окрашенными) наименованиями. С этой целью в О.П1КС данных АСУ хранятся словари, которые используются при программной перекодировке. Исполь- юва11„е общесистемных словарей способствует также \ иификации терминологии с обеспечением однозначной трактовки документов, полученных с ЭВМ.
Особый интерес для пользователя представляет возможность непосредственного взаимодействия с JHM с целью получения своевременной информации для принятия решений. Для этого пользователю необходимо сформулировать ЭВМ запрос па нужную информацию, алгоритм ее преобразования и форму представления результата.
В настоящее время АСУ позволяет получать через ЭВМ три вида документов:
документы, соответствующие унифицированным формам;
стандартные формы, определенные заранее пользователем;
формы произвольного вида, определяемые пользователем в момент взаимодействия с ЭВМ в зависимости от сложившейся хозяйственной ситуации.
Документы первого типа являются результатами решения задач функциональной части АСУ и выдаются пользователю в регламентном режиме.
Стандартные формы проектируются непосредственно для конкретного пользователя с учетом специфики выполняемых им функций. Пользователь заранее определяет вид документа, условия его формирования (логические и арифметические). Задание на получение информации по стандартным формам пользователь формулирует на языке фиксированного сценария. Этот режим представляет собой пассивный диалог, при котором ЭВМ задает пользователю серию вопросов с целью конкретизации задания. Обычно для пользователя на экране высвечивается перечень допустимых ответов (режим типа «меню»). Выбрав нужный ответ, пользователь фиксирует его соответствующим порядковым номером. Режим взаимодействия прост, удобен в работе, однако имеет ограничения как по области использования и набору стандартных форм, так и по фактору времени. Этот тип взаимодействия целесообразно использовать при реализации задач анализа или диалогового планирования при отсутствии дефицита времени.
133


Для реализации нестандартных запросов на информацию в произвольные моменты времени и в свободной форме необходимо сформулировать:
перечень данных, которые должны быть определены;
условия или правила отбора данных;
форму представления конечных результатов.
Для задания условий поиска в языке пользователя должны присутствовать отношения типа <, >, =, =/=,<,> и логические связи «И» и «ИЛИ» для задания сложных запросов.
Для задания процедур расчетов необходимо предусмотреть операции +> —, *, •, а также распространенные процедуры расчета процентов, подсчета итогов, нахождения min и max значений и т. д.
Задание необходимых данных и формы представления результата должны обеспечиваться простыми средствами перечисления требуемых понятий при условии минимального набора текста на клавиатуре дисплея с целью уменьшения ошибок ввода.
В практике функционирования АСУ хорошо себя зарекомендовали языки табличного типа, ключевых слов и директивного типа.
Использование табличных языков предполагает заполнение пользователем специальных бланков запросов. Задание на поиск, преобразование и вид выходного документа конкретизируется путем заполнения определенных позиций бланка запроса по соответствующей инструкции. Таблица запроса может быть представлена пользователю в традиционном бумажном варианте либо на экране дисплея. В первом случае запрос в ЭВМ вводится посредником, во втором — непосредственно пользователем.
Язык ключевых слов позволяет осуществлять поиск текстовых документов или значений путем задания набора ключевых слов и буквосочетаний, отображающих с той или иной степенью точности смысл запроса со стороны пользователя.
Язык директивного типа содержит набор достаточно простых для пользователя фраз ограниченного естественного языка, каждая из которых является заданием ЭВМ на выполнение определенных действий. Примеры директив:
НАЙТИ ... ПРИ УСЛОВИИ ...
ВЫЧИСЛИТЬ ... ДЛЯ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ...
134


I П ЛАТАТЬ ... СО СТОЛБЦАМИ ...
< ,щ)('юд1кые позиции заполняются пользователем в •1.1НПГ11МОСТИ от конкретных информационных потреб- | м и j. Языки директивного типа широко используют- < I и .'нломатизированных рабочих местах бухгалтера, и |.!1Н)лика, экономиста и т. д.
Для руководителя использование языков дирек- •I никого типа может быть реализовано через посредника, т. е. секретаря, референта. В этом случае на экране дисплея у руководителя появляется лишь конечный результат — документ, сформированный в ДВМ.
Выбор языка пользователя, режим взаимодействия с ЭВМ (пассивный или активный), правила описания запроса и форма выходного документа осуществляются непосредственно заказчиком системы.
Информационное обеспечение руководителей должно базироваться на той же информационной базе, что и функционирование АСУ, с выделением по мере необходимости локальных банков данных на малых и микроЭВМ, технически или информационно совместимых с ЭВМ, обеспечивающих работоспособность АСУ.


Глава 10
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
10.1. 	Алгоритмы обработки технико-экономической информации
Процесс управления любой системой экономико-организационного типа включает большое количество процедур, выполняемых по определенным, заранее сформированным правилам. Эти правила определяются, с одной стороны, общими законами организационного управления, а с другой — особенностями конкретного управляемого объекта (предприятия, отрасли, территории). Многие процедуры управления, позволяющие решать регулярные, ооъектпвно необходимые задачи, хорошо структуризусмы, т. е. представляют собой набор математических операций, выполняемых в определенной последовательности над конкретными данными.
Примерами подобных процедур являются проводимые расчеты экономических и технологических показателей, составление сводов, расчеты потребного количества сырья, трудозатрат, оборудования, практически все финансовые операции. Составление месячных, квартальных, годовых, пятилетиях планов, процедуры контроля работы отдельных элементов организационных систем по соответствующим показателям также относятся к процедурам подобного типа.
Для обеспечения решения перечисленных и подобных им задач управления в автоматизированном режиме необходимо для каждой задачи выбрать и обосновать метод решения, составить алгоритм решения и после обработки реальных данных по составленным алгоритмам представить пользователю результаты решения. Если это необходимо, расчеты несколько раз повторяют при измененных данных и условиях.
Для автоматизированного режима решения задачи, кроме формулировки организационно-экономической сущности задачи, требуется четко определить
136


процедуры пли правила расчета, необходимые rm получения решения. Более строгим и чаще ис- но.и,чуемым понятием для определения правил, предписывающих выполнение определенных действий, является понятие алгоритма.
Алгоритм—это конструктивно задаваемое правило, ((формулированное на каком-либо языке и определяющее процесс переработки исходных данных в искомые результаты.
Любой алгоритм должен отвечать ряду требований, основные из которых следующие.
Алгоритм должен быть понятен исполнителю. Это требование предопределяет независимость полученного результата при определенных исходных данных от конкретного исполнителя. Исполнителем алгоритма может являться человек и вычислительный комплекс.
Существенным требованием, предъявляемым к большинству алгоритмов, используемых в автоматизированных системах, является массовость алгоритма, т. е. возможность его применения для решения однотипных задач. Однотипными принято называть задачи, отличающиеся только исходными данными.
Следующее требование — определенность алгоритма. Процесс творчества создателя алгоритма заканчивается на стадии его разработки. Далее получение результата сводится к выполнению операций в заданной последовательности. Это значит, что реализация алгоритма не требует каких-либо творческих усилий.
Отмеченные выше свойства алгоритма особенно важны при его реализации на ЭВМ в рамках автоматизированной системы управления.
Разработка алгоритмов решения различных технико-экономических задач — необходимое условие создания и функционирования автоматизированных систем.
При разработке алгоритмов решения задач соблюдается определенный порядок, включающий такую последовательность этапов:
1. Анализ экономико-организационной сущности задачи и изучение путей ее решения. На этом этапе намечается общая структура алгоритма.
2. Определение математических отношений между входными и выходными параметрами. При этом определяется система обозначений переменных и параметров, выявляются свойства полученных соотношений.
137


3. Разработка обобщенной блок-схемы алгоритма, которая представляет собой укрупненную логическую схему преобразования входного массива информации в искомый результат.
4. Разработка структуры отдельных блоков и взаимосвязи между ними. При наличии разветвленных алгоритмов проверяется каждая ветвь.
5. Для проверки данного алгоритма необходимо предусмотреть средства логического контроля с целью максимального исключения возможных ошибок и искажений при решении задач.
6. В заключение проводится оценка сложности алгоритма, т. е. рассчитываются ресурсы различных блоков ЭВМ, требуемых для его реализации.
10.2. 	Основные типы математических моделей, применяемых в автоматизированных системах
Модель — это система функциональных, логических или интуитивно ощущаемых связей между составляющими процесса. Она представляет собой описание процесса, выраженного в том или ином виде. Чем точнее, полнее описывает модель процесс или объект, тем она эффективнее для конкретного использования.
Эксперимент, проводимый с моделью системы, называется моделированием. Моделирование позволяет изучать свойства объекта, прогнозировать его поведение без постановки натурального эксперимента.
Важность построения моделей и моделирования диктуется следующими основными соображениями.
Управление экономико-организационными системами представляет собой непрерывную цепь принятия решений по различным аспектам функционирования и по различным функциям управления организацией. Для принятия обоснованных решений руководитель должен понимать сущность работы управляемого объекта.
Самым надежным и глубоким методом изучения объектов является постановка экспериментов непосредственно на объекте. Однако проведение экспериментов в экономико-организационных системах — задача сложная, требующая привлечения дополнительных ресурсов, и чаще всего просто нереализуемая. Поэтому во многих ситуациях решения в практике управления принимаются руководителями на основе накопленного опыта, интуиции, здравого смысла, т. е. 138


на основе того представления об объекте, которое сложилось у конкретного руководителя.
Построение адекватной математической модели позволяет руководителю предварительно (до принятия решения) ответить на вопросы: что будет, если? как сделать, чтобы?
Иными словами, при наличии модели поведение системы изучается с помощью эксперимента, в котором реальную систему заменяет ее модель. Решения, принимаемые руководителем на основе анализа модели системы, являются более эффективными, или, как принято говорить, объективизируются.
Как было указано выше, эффективность принимаемых решений во многом определяется знаниями и опытом конкретного руководителя. Руководитель, принимая участие в составлении модели, определяет, насколько его представления о процессе правильны. В случае расхождения результатов моделирования с интуитивными оценками руководитель или улучшает модель, или пересматривает свои первоначальные представления об объекте. В обоих случаях он начинает глубже и яснее представлять процесс, которым управляет.
После создания адекватных моделей часть решений, которые раньше принимались человеком интуитивно, можно принимать на основе количественных рекомендаций, полученных в результате анализа модели на ЭВМ.
Построение формализованных моделей процесса — важная и ответственная процедура. В каждом конкретном случае исследователь должен отобрать наиболее существенные факторы, влияющие на процесс, и выявить основные функциональные или статистические зависимости между управляемыми и неуправляемыми переменными.
Формализованная модель должна быть достаточно простой и допускать возможность проведения анализа известными математическими методами. В то же время модель должна быть достаточно точной, чтобы получить в результате анализа действительно полезные для практики результаты.
Практика создания различного типа моделей для решения плановых задач, задач оперативного управления и контроля с привлечением к построению моделей работников, решающих те или иные задачи 13?


управления, показала, что эффективность моделей в этом случае оказывается выше.
Как правило, математическая модель, пригодная для практического использования, получается не сразу, а создается в несколько итераций. После каждой итерации модель анализируется, выявляются неучтенные факторы и связи или, наоборот, некоторые факторы или несущественные связи исключаются.
Для некоторых особо важных задач управления создается несколько различных моделей, и в процессе работы с ними выбирается наиболее удачная.
Для описания производственных ситуаций используются количественные модели, определяемые с помощью точного множества предположений, выражаемых в терминах математических взаимосвязей. Ими могут быть уравнения или другие аналитические выражения, инструкции для ЭВМ. Поведение подобных моделей полностью определяется принятыми предположениями. Заключения получаются как логические следствия этих предложений.
Наиболее часто при классификации моделей используются следующие признаки:
область применения (транспорт, основное производство, строительство, образование и др.);
уровень управления (цех, предприятие, отрасль, межотраслевые модели);
учет временного фактора (статистические, динамические) ;
комплексность модели (детализированные, агрегированные) ;
классы задач управления, для которых строятся модели (задачи распределения, размещения, управления запасами, сетевого планирования и управления, массового обслуживания, замены и ремонта оборудования и др.);
функциональные области управления (модели технической подготовки производства, модели оперативного управления технико-экономическим планированием и т. д.).
Использование той или иной классификации определяется конкретными целями исследования.
Математическое обеспечение автоматизированных систем включает два типа моделей, соответствующих двум категориям задач управления — прямым и обратным.
140


Модели для решения прямых задач используются практически во всех подсистемах АСУ. С помощью них моделей руководитель получает ответ на вопрос: •ио будет, если в конкретных условиях принять то или иное решение? А так как решение оценивается по значению, принимаемому тем или иным показателем эффективности, то результатом решения является определение конкретного значения эффективности.
Обратные задачи отвечают на вопрос: каким должно быть решение, чтобы показатель эффективности удовлетворял определенным условиям — был максимально возможным, минимально возможным, больше заданного и т. д.
Математические методы решения прямых задач, как правило, проще, чем обратных. Достаточно просто рассчитать показатели работы транспортного предприятия при заданной производственной программе, когда известны объемы перевозок, места назначения и заданы маршруты движения. Определить же маршруты движения таким образом, чтобы минимизировать суммарный пробег или суммарное время доставки груза, гораздо сложнее.
Если количество различных вариантов решения невелико, то обратные задачи решаются методами простого перебора. В противном случае для решения обратных задач используются методы математического программирования.
Общего приемлемого для практики метода нахождения оптимального решения подобных задач не существует. Простейшие задачи такого типа решаются дифференцированием, приравниванием производных к нулю и последующим решением системы алгебраических уравнений. Если же аргументов много и решение может оказаться на границе области, используется аппарат математического программирования, а для решения многошаговых оптимизационных задач — метод динамического программирования.
При подготовке и принятии решений в экономикоорганизационных системах задачи в детерминированной постановке, когда факторы заданы и заранее известны, встречаются достаточно редко. Чаще встречаются задачи, в которых на целевую функцию влияют также неизвестные факторы, различные в каждой ситуации. В подобных случаях строятся модели для принятия решений в условиях неопределенности. Задачи такого типа возникают при планировании 141


выпуска продукции, когда спрос точно не известен, при определении уровня запасов, при нерегулярных поставках и т. д. Большинство задач массового обслуживания относится к задачам именно такого класса.
Рекомендации, полученные на основе анализа подобных моделей, в каждом конкретном случае могут оказаться не самыми лучшими. Однако при многократном использовании модели суммарная эффективность принимаемых решений оказывается существенно выше, чем при случайном выборе решений в каждой конкретной ситуации.
Иногда в модель процесса приходится вводить статистические ограничения. При разработке задач подсистемы «Управление качеством продукции» статистическим ограничением часто является вероятность обнаружения брака, а в задачах массового обслуживания — вероятность ожидания и т. д.
Однако существует целый класс задач управления, для которых невозможно определить статистические характеристики неизвестных факторов. Задачи такого типа возникают при планировании НИР, при решении задач долгосрочного развития и размещения отрасли и т. д. Много подобных задач возникает и при решении задач оперативного управления, определяемых конкретно сложившейся ситуацией.
Для решения задач управления при наличии неизвестных (даже в статистическом плане) факторов используется несколько подходов. Один из них базируется на методологии теории игр и статистических решений. Суть подхода заключается в следующем.
В рамках сформированной модели ищется не оптимальное, а рациональное, удовлетворительное в заданном диапазоне параметров решение. Однако решения, полученные на таких моделях, как правило, являются советующими и корректируются человеком. Роль руководителя при работе с подобными моделями возрастает.
Соответствующий вариант полученного решения уже определяется не только сформированной моделью системы, но и стратегией руководителя. Сейчас разработано множество различных процедур выбора, отражающих ту или иную стратегию. Выбор стратегии — прерогатива руководителя.
В процессе подготовки решения руководитель старается получить как можно большую информацию (в том числе и о неизвестных факторах). Одним из 142


< ikhooob получения такой информации как при традиционных методах управления, так и в условиях .ниоматизации является метод экспертных оценок. II лея метода очень проста. Для получения недостающей информации проводится, как правило, групповая жеиертпза. Мнения экспертов обрабатываются и вводятся в модель. Результаты анализа модели имеют субъективный характер. Однако доля субъективизма по сравнению с «волевым» решением существенно уменьшается. Сейчас существует ряд автоматизированных процедур сбора и обработки экспертной информации, позволяющих в режиме диалога быстро проводить съем и обработку результатов. В рамках АСУ экспертиза широко используется в задачах прогнозирования, планирования НИР и ОКР, в ряде задач операгпвпого управления.
Следующий класс моделей используется для решения многокритериальных задач, когда эффективность решения оценивается не по одному, а по нескольким критериям.
При составлении техпромфинплана предприятия лучше найти такой вариант плана, который бы одновременно максимизировал выпуск товарной продукции, производительность труда, прибыль. В то же время себестоимость продукции желательно свести к минимуму, а качество — к максимуму. Заметим, что перечисленные критерии являются далеко не исчерпывающими и их перечень легко продолжить. Найти решение, одновременно удовлетворяющее перечисленным выше критериям, невозможно.
В многокритериальных постановках обычно выделяются две группы критериев — независимые и зависимые. Зависимые критерии в свою очередь делятся на непротиворечивые и противоречивые. Наличие противоречивых критериев делает невозможным поиск решения, оптимального по ряду критериев.
Для решения подобных задач часто используются различные методики, в том числе и сведения многокритериальных задач к однокритериальным. Можно указать два момента, которые определяют эффективность моделей подобного типа.
Во-первых, при достаточно большом количестве критериев и возможных вариантов решения на базе созданной модели можно сузить (и порой очень существенно) область решений, которые целесообразно рассматривать. Такая операция называется определением 143


области компромиссов. Среди решений, принадлежащих этой области, нет таких, которые хотя бы по одному критерию были лучше оставшихся. Благодаря выделению этой области руководитель гарантирован от принятия заведомо плохих решений.
Во-вторых, наличие многокритериальной модели позволяет решать прямую задачу, т. с. для любого решения находить значение целевой функции.
Сужение области допустимых решений, а также знание значений целевых функций для решений, относящихся к области компромиссов, позволяют руководителю четче оценить каждый вариант и принять рациональное решение.
В последнее время широко исследуются и внедряются в АСУ диалоговые процедуры принятия плановых и оперативных решений. Основная особенность этих процедур заключается в следующем. При традиционной схеме решения задач после составления математической модели и организации информационного обеспечения для проведения расчетов руководитель получает одну или несколько количественных рекомендаций.
При использовании режима диалога руководитель имеет возможность оперативно вмешаться в процесс расчета с использованием модели. Более того, в процессе диалога он может сформировать модель, адекватную сложившейся ситуации, изменить относительную важность критериев, отбросить или ввести ограничения, получить интересующее его решение прямой задачи, выполнить другие операции.
10.3. 	Ограничения использования количественных методов и моделей в АСУ
В процессе накопления опыта использования в практике управления формализованных моделей был выявлен ряд факторов, снижающих их эффективность. Очень часто решения, полученные на базе количественных моделей, оказывались не лучше решений, получаемых на основе качественного рассмотрения ситуации. Объясняется это следующими основными причинами.
Основной фактор — неадекватность созданных моделей. Для построения адекватных количественных моделей необходимо оценить достаточно много аспек- 144


чин, установить правильные взаимосвязи между управляемыми и неуправляемыми переменными.
Для того чтобы использовать тот или иной математический аппарат, приходится также делать определенные допущения. В результате, даже если вся необходимая информация легко выражается количественно, исследование системы на модели оказывается неэффективным. Модель всегда беднее реального процесса, поэтому как бы мы ее ни усложняли, всегда наступает предел, за которым модель перестает работать.
Неадекватность моделей связана и с тем, что в задачах организационного управления при принятии решений необходимо учитывать не только количественные, по и качественные факторы, формализация которых не всегда возможна, а иногда и просто неуместна.
В реальной практике на принятие решений существенно влияют ситуационные переменные. В зависимости от ситуации изменяются целевая функция, относительная важность критериев, взаимосвязи между переменными. Объясняется это двумя причинами. С одной стороны, изменчивостью самого объекта, с другой — неопределенностью, изменчивостью окружающей среды. Поэтому модель, используемая для решения ситуационных задач, должна быть динамичной (на практике реализовать это очень сложно).
Второй фактор связан с трудоемкостью создания математических моделей. Для того чтобы разработать адекватную модель, необходимо провести глубокие исследования процессов. На это приходится затрачивать многие месяцы, а иногда и годы. Если решение необходимо принять быстро, то создаваемая модель оказывается просто ненужной.
10.4. 	Программное обеспечение АСУ
В соответствии с определением программного обеспечения различают общее и специальное программное обеспечение. Общее программное обеспечение содержит средства организации вычислительного процесса на ЭВМ, средства реализации математических моделей и алгоритмов решения задач функциональной части АСУ и средства обеспечения нормального режима работы технических средств. Общее программное обеспечение поставляется вместе с комплексом 145


технических средств в готовом виде и не требует участия в реализации разработчиков автоматизированных систем. Обычно общее программное обеспечение реализуется исходя из широких возможностей его использования в самых различных применениях.
Основу общего программного обеспечения составляют операционные системы (ОС), которые предназначены для организации рационального вычислительного процесса. Эти системы планируют очередность выполнения вычислительных работ, распределение вычислительных ресурсов, контроль и управление процессом обработки данных. Операционные системы современных ЭВМ обычно нс являются полностью сформированными и замкнутыми системами. Они, как правило, представляют собой некоторое начальное ядро, библиотеку процедур и средства генерации, которые позволяют по специальному заданию спроектировать нужный и эффективный вариант ОС. При этом учитываются особенности и ограничения технического комплекса и специфика проектируемой автоматизированной системы. Нужный вариант операционной системы проектирует специалист со стороны разработчика, называемый системным программистом.
В условиях функционирования АСУ большое значение имеют нормальный режим работы ЭВМ, надежность всех технических устройств вычислительного комплекса, поэтому в состав общего программного обеспечения включаются специальные испытательные программы, которые также поставляются вместе с ЭВМ. В функции этих программ входят контроль проверки работоспособности отдельных компонентов ЭВМ, диагностика неисправностей с локализацией причин неисправной работы оборудования.
В общем программном обеспечении с позиций автоматизированных систем особый интерес представляют системы автоматизации программирования. Система автоматизации программирования состоит из языка программирования, являющегося средством задания для ЭВМ нужных действий по реализации математических моделей и алгоритмов решения задач АСУ, и соответствующих каждому языку трансляторов, обеспечивающих преобразование программ на внутренний язык ЭВМ.
В целом практически для каждого типа ЭВМ существующие языки программирования могут быть 146


р.ибпты на три группы: машинно-ориентированные, процедурные и проблемно-ориентированные.
Машинно-ориентированные языки программирования, как это следует из их названия, разрабатываются иод конкретный тип ЭВМ с учетом всей специфики как технических средств, так и операционной системы. Эти языки в основном предназначены для систем, к которым предъявляются повышенные требования по эффективности функционирования с точки зрения временных параметров. Как правило, такие языки используются для систем, работающих в режиме реального времени и диалоговом режиме. Программы па машинно-ориентированных языках очень эффективно используют ресурсы ЭВМ, однако требуют значительного времени на их составление и отладку, характеризуются большими объемами, а для их составления необходимы высококвалифицированные системные программисты. Отметим также, что, как правило, программы, разработанные на машинноориентированных системах программирования для конкретного типа ЭВМ, не могут использоваться на ЭВМ другого типа. Это препятствует их широкому тиражированию. Следовательно, на машинно-ориентированных языках программирования имеет смысл разрабатывать программы, которые действительно требуют малого времени при их выполнении.
Для убыстрения процесса программирования, обеспечения программной совместимости разнотипных ЭВМ, широкого тиражирования программ, реализующих типовые проектные решения в АСУ, используются языки более высокого уровня, называемыми процедурными, или алгоритмическими, языками программирования. Эти языки практически не зависят от типа ЭВМ, не требуют от программиста детального знания машины и операционной системы и рассчитаны на массовое использование реализации разноплановых задач АСУ. Обычно для составления программы на процедурном языке программирования требуется меньшая квалификация программистов, что важно при современных масштабах разработки и совершенствования АСУ различных типов и назначений.
Следует отметить, что процедурные языки программирования достаточно просты для изучения. Программы, написанные на этих языках, весьма наглядны и компактны. Время на составление таких программ существенно меньше, чем при использовании 147


машинно-ориентированных языков программирования. В то же время процедурные языки менее эффективно используют возможности ЭВМ, что приводит к существенному увеличению времени решения задач. Следовательно, программирование в этих системах целесообразно для задач, в которых фактор времени решения не является существенным.
В настоящее время имеется достаточно много процедурных языков программирования, а практика их использования в АСУ выявила, что каждый тип эффективен для определенного класса задач. Так, для задач учетно-отчетного характера, которым присущи большие объемы достаточно однотипных данных и несложные действия по их обработке, эффективным для программирования и последующей эксплуатации является язык КОБОЛ. Язык Фортран, наоборот, более приспособлен для реализации 'сложных алгоритмов над большими объемами данных, которые удобно представить в виде матриц. Аналогичное применение имеет также язык Алгол. Определенные процедурные языки претендуют на универсальное использование для любых задач, в связи с чем они включают практические возможности различных языков программирования. Примером языка такого типа является ПЛ/1. Использование языков с широкими алгоритмическими возможностями целесообразно при реализации сложных комплексов задач управления, а также систем, имеющих требования на временные характеристики функционирования. Обычно в АСУ при программировании функциональной части используется сразу несколько языков программирования.
Для программирования специальных типов задач, имеющих достаточно узкую область использования, применяются проблемно-ориентированные языки. Так, в практике разработки АСУ в настоящее время находит применение система генерации отчетов, которая достаточно просто и сравнительно быстро позволяет формировать программы получения различных видов документов, необходимых для организационного управления. Для эффективного программирования задач моделирования, которых все больше становится в различных автоматизированных системах, успешно применяются языки типа GPSS и СИМУЛА. Для создания информационно-справочных систем, ориентированных непосредственно на работников аппарата управления и руководителей, применяются специаль- 148


иые системы программирования, примерами которых яи.1як)тся системы ДИАМС, ФОБРИН, ТЕЛЕ- СПРАВКА.
Вторую компоненту программного обеспечения АСУ составляет специальное программное обеспечение (СПО). СПО представляет собой программы, которые специально составляются при реализации автоматизированных систем и имеют определенную функциональную направленность. Обычно программные реализации СПО называют пакетами прикладных программ (ППП), подчеркивая тем самым их зависимость от прикладной области использования. В специальном программном обеспечении также можно выделить некоторые ППП, области использования которых достаточно широки, но в рамках автоматизированных систем. Так, для реализации различных типов АСУ широкое применение находит ППП «Линейное программирование», который предназначен для решения общей задачи линейного программирования модифицированным симплекс-методом с проведением анализа устойчивости полученного решения, корректировки параметров и управления ходом решения. Этот пакет может использоваться для решения любой задачи, которая математически может быть представлена линейной моделью. Аналогично ППП по сетевому планированию и управлению позволяет обрабатывать сетевые модели, отражающие процессы проектирования, управления или создания каких-либо сложных изделий, объектов или процессов. Широкое применение в АСУ имеет также ППП по статистической обработке, анализу, прогнозированию. Представляют интерес ППП ио обработке текстов, ППП, специально разрабатываемые для класса экономических задач (ППП «Экономика»), и ряд других.
Особое место в ППП общего назначения отводится системам управления базами данных (СУБД), которые широко используются в АСУ. В настоящее время на отечественных ЭВМ имеется достаточно много СУБД различных типов и назначений, каждая из которых также эффективна в определенном типе систем. Наибольшее применение находят СУБД: ОКА, БАНК, ДИСОТ, СПЕКТР, КВАНТ, ИНЭС. Эти системы приблизительно одинаковы по функциональным возможностям, но отличаются сложностью освоения, настройки на информационные особенности автоматизируемого объекта и системы управления, 149


временными параметрами и ограничениями на виды взаимосвязей данных.
Вторая составляющая СПО представляет собой конкретные реализации задач, комплексов задач и подсистем АСУ. Эти программы имеют прикладной характер, имеют ярко выраженную функциональную направленность. Приведем примеры некоторых ППП, которые могут быть рекомендованы для использования в АСУ.
ППП АСКИД (автоматизированный контроль исполнения документов) ориентирован на улучшение организации контроля и осуществление проверки выполнения документов, постановлений, работы с письмами и жалобами трудящихся. ППП «Диалог» предназначен для реализации информационно-справочных систем для руководителей, работающих с ЭВМ в режиме типа «меню». В пакет заложены средства адаптации к конкретной области применения и изменяющимся условиям функционирования. Для решения задач свода и анализа в ОАСУ представляет интерес ППП «Статотчетпость», который ориентирован непосредственно на пользователя-непрограммиста. ППП позволяет на языке табличного типа описать конкретные значения параметров на технологических этапах обработки данных, описать алгоритмы расчета выходных показателей, форму представления документов, необходимых для различных видов отчетности.
Для ОАСУ интересен ППП «Анализ», который позволяет автоматизировать функции финансовой деятельности, а также ППП «Кадры» по автоматизации функций управления кадрами. Существенный интерес представляет программное обеспечение подсистемы, автоматизирующей задачи перспективного развития отрасли (ППП ПРО). Программный комплекс позволяет проводить выбор оптимального варианта развития и размещения отрасли, рассчитывать выходные технико-экономические показатели перспективного плана. Подсистема «Бухгалтерский учет и анализ хозяйственной деятельности» обеспечивает также составление сводных годовых и квартальных отчетов по всем видам хозяйственной деятельности.
Большое количество интересных ППП имеется в программном обеспечении АСУП. Так, ППП АСТУ (автоматизированная система табельного учета) предназначен для обработки входной информации автоматизированного контрольно-пропускного пункта и 150


выдачи отчетных сводок о видах нарушений табельного режима. Для предприятий с дискретным характером производства, серийно выпускающих сложные изделия, разработан ППП по управлению запасами, который реализует функцию планирования запаса на складах, прогнозирует потребности на основании статистических данных за прошлые периоды. Для определения нормативной трудоемкости и расценки на единицу продукции разработан ППП «Труд», а для транспортных предприятий, имеющих центральный склад и парк перевозных средств, представляет интерес, например, ППП «Транспорт-2», который позволяет определять маршрутный план-график, производить анализ состояния дорожных сетей, определять оптимальное месторасположение склада. Для решения одной из задач технической подготовки производства разработан ППП «Разузлование», который позволяет производить разузлование сложного изделия до уровня деталей и материалов.
Для АСУП.интересен опыт создания ППП, обес< печивающих реализацию системы в целом. Примером таких ППП является пакет для предприятий с единичным и мелкосерийным характером производства — ППП «Бета». ППП может работать в режиме выработки советующих решений типа: изменение станочного парка предприятия, корректировка распределения производственной программы, межцеховых маршрутов и т. д.
Одним из направлений совершенствования программного обеспечения АСУ является его автоматизация. С этой целью в специальном программном обеспечении АСУ в настоящее время рассматривают соответствующие средства автоматизации проектирования АСУ. В таких системах закладывается некоторая гипотетическая модель, обобщающая определенный класс предприятий. Модель конкретного предприятия создается автоматически самой ЭВМ по описанию параметров, выявленных из обследования предприятия.
Следует отметить, что программные средства автоматизации проектирования самих АСУ еще только начинают внедряться в практику, однако их применение позволяет повысить производительность труда проектировщиков АСУ, уменьшить численность разработчиков-программистов, повысить уровень используемых типовых проектных решений в конкретных системах.


Глава 11
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
11.1. 	Организация и планирование работ по созданию автоматизированных систем
Система организации разработок оказывает существенное влияние на эффективность создаваемых АС, и это влияние тем больше, чем сложнее, разветвленнее они становятся.
Построение и функционирование АС различных типов частично регламентируются постановлениями и действующими руководящими методическими материалами.
Учитывая важность и актуальность работ в области создания и эффективного использования вычислительной техники, постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 20 марта 1986 г. образован общесоюзный Государственный комитет СССР по вычислительной технике и информатике.
Основные задачи комитета:
коренное повышение технического уровня средств ВТ и улучшение их использования в отраслях народного хозяйства;
определение направлений развития ВТ и информатики;
обеспечение комплексного развития производственной и научно-технической базы ВТ в стране;
дальнейшее совершенствование организации работ в области производства и применения ВТ.
На Государственный комитет СССР по вычислительной технике и информатике возложено выполнение ряда функций, в том числе:
координация и научно-методическое руководство разработкой целевых программ по повышению эффективности использования вычислительной техники в народном хозяйстве;
распределение средств ВТ, предназначенных для использования в народном хозяйстве;
152


комплексное централизованное обслуживание средств ВТ;
координация научно-технических связей в области ВТ и информатики по сотрудничеству с зарубежными странами, и в первую очередь с социалистическими странами.
В планировании и проведении работ в области вычислительной техники и ее эффективного использования участвуют Госплан СССР, ЦСУ СССР, Академия наук СССР, Минприбор СССР, а также ряд других министерств и ведомств.
В частности, Минприбор СССР несет ответственность за соответствие современным требованиям технического уровня отраслевых и ведомственных АСУ, разрабатывает типовые проекты АСУ предприятиями промышленности, торговли, связи и др.
Отраслевые министерства и ведомства ответственны за организацию работ по созданию, внедрению и развитию АСУ для всех уровней отрасли.
Руководителем всех работ по созданию АСУ в отрасли является заместитель министра. В министерствах созданы функциональные подразделения (управления, отделы), осуществляющие руководство разработками, внедрением и развитием автоматизированных систем в отрасли. Для разработки ОАСУ министром создается оперативно-техническая группа, в которую входят представители головных организаций и организаций-соисполнителей.
Основные функции министерства как высшего руководящего органа по созданию ОАСУ следующие:
организация и участие в разработке перспективных, пятилетних и годовых планов создания ОАСУ;
определение головной организации — разработчика ОАСУ;
назначение головного конструктора ОАСУ;
обеспечение разработки ОАСУ материальными, трудовыми и финансовыми ресурсами;
организация и непосредственное участие в проведении обследования и определении функциональной части системы;
координация работы по созданию ОАСУ, выполняемой подчиненными и привлекаемыми организациями;
руководство работами по оснащению ГВЦ, созданию системы сбора и передачи данных в отрасли;
153


обеспечение выполнения работ, связанных с подготовкой к внедрению ОАСУ;
координация работ по взаимоувязке отдельных элементов интегрированной системы;
утверждение основных документов по разработке ОАСУ и участие в сдаче отдельных подсистем и задач в промышленную эксплуатацию;
участие в проведении анализа функционирования системы.
Для управления разработкой ОАСУ назначается головная организация.
Работа организаций из других отраслей, привлекаемых к разработке ОАСУ, строится на хоздоговорных началах с правами и ответственностью, предусмотренными положениями и инструкциями о порядке их проведения.
Организация работ по созданию и внедрению АСУП в отраслях определяется и регламентируется министерствами СССР и министерствами союзных республик соответствующих отраслей. Министерства назначают головную организацию по созданию АСУП в отрасли.
Головная организация и министерство совместно разрабатывают перспективные и пятилетние планы создания АСУП. Определяются общие объемы работ по ее развитию в отрасли и проводится разбивка предприятий на типовые группы с выделением базовых предприятий в группе. Составляется программа очередности разработки и внедрения АСУП. Проводятся анализ и обоснование требуемого количества организаций — разработчиков АСУП и при необходимости обосновывается план совместных работ министерства отрасли с другими министерствами. Разработка проектов АСУП осуществляется в основном специальными организациями Мипприбора СССР.
На основании пятилетних и перспективных планов министерство и головная организация отрасли составляют годовой план разработки и внедрения АСУП, Головная организация определяет перечень предприятий, подготовленных к ее созданию и внедрению. Министерство проводит мероприятия по обеспечению выделенных для создания АСУ предприятий материальными, финансовыми и трудовыми ресурсами. При разработке и внедрении АСУП в отрасли министерство координирует все работы, выполняемые си- 154


ламп подчиненных и привлекаемых организаций-разработчиков.
Головная организация по АСУП занимается разработкой типовых проектных решений и соответствующих ППП общесистемного назначения с учетом отраслевой специфики.
В функции базового предприятия входит разработка совместно с предприятиями группы проектов, планов НИР и планов развития и внедрения АСУП. Базовое предприятие формирует для головной организации по АСУП в отрасли предложения по распределению вычислительной техники и финансовых средств для предприятий группы. Базовое предприятие координирует работы по внедрению типовой АСУП на предприятиях своей группы и осуществляет методическую и техническую помощь.
При разработке типового проекта АСУП нужно учитывать возможность привязки типовых проектных решений, ППП на предприятиях группы.
Базовое предприятие по АСУП осуществляет взаимодействие с министерством отрасли, головной организацией по АСУП и предприятиями своей группы.
При проектировании и развитии АСУ заказчиком может быть соответствующее министерство (предприятие), головная организация отрасли. Права и ответственность заказчика и разработчика полностью определяются условиями договора и соответствующими положениями.
Планирование работ по созданию АСУ в отраслях народного хозяйства осуществляется по следующей схеме.
Министерство совместно с головными организациями формирует комплексную программу разработки АСУ в отрасли. При разработке учитываются утверждаемые Советом Министров СССР и Госпланом СССР задания по внедрению ВТ и перспективы развития отрасли.
При планировании ввода в действие мощностей ЭВМ общего назначения на предприятиях и в организациях отрасли министерство распределяет общую мощность ЭВМ, утвержденную Советом Министров СССР, по главным управлениям и подотраслям. Производится также распределение по конкретным предприятиям и организациям. Министерство утверждает показатели по вводу в действие АС. Планируются 155


число систем в целом по министерству и число систем по отдельным управлениям и подотраслям.
При планировании ввода в действие ВЦ и отдельных ЭВМ учитываются цифры по вновь создаваемым ВЦ в целом по министерству с разбивкой по главным управлениям и без детализации объектов. Аналогично планируется ввод в действие ЭВМ в создаваемых ВЦ и в отдельных подразделениях предприятий и организаций.
При планировании затрат на внедрение ВТ и экономической эффективности от планируемых мероприятий в целом по министерству и по отдельным управлениям и ПО определяются следующие показатели: объем затрат на внедрение вычислительной техники; экономия, ожидаемая от ввода в действие АС и от других мероприятий по внедрению ВТ в целом, и в том числе от снижения себестоимости продукции и уменьшения численности персонала работников управления.
Па основании пятплстпего плана министерства составляется годовой план внедрения ВТ с разбивкой всех показателей плана по кварталам.
Разработка и внедрение АС осуществляются за счет средств на научно-исследовательские работы и капитальных вложений, выделяемых на развитие отрасли. Общий объем государственных капитальных вложений на внедрение ВТ утверждается Госпланом СССР в составе годовых планов. Распределение объемов капитальных вложений в отрасли осуществляется министерством. В процессе создания АСУП предприятие может заключить с другими организациями договоры на выполнение комплексных разработок, отдельных научных исследований и проектов.
11.2. 	Стадии и этапы создания автоматизированных систем
Принятая и закрепленная ГОСТом стадийность со- здания АС явилась следствием накопленного как в нашей стране, так и за рубежом опыта по разработ* ке и внедрению эффективных автоматизированных систем.
Установлены следующие стадии создания АС: предпроектная, включающая диагностический анализ объекта, разработку технико-экономического обоснования и технического задания; разработка проектов, 156


включающая разработку технического, рабочего или гехнорабочего проектов, а также подготовку объекта к вводу АСУ в эксплуатацию; ввод в эксплуатацию (проведение опытной эксплуатации и приемосдаточных испытаний).
Внешне стадии создания АС напоминают этапы создания любого нового проекта, изделия, продукта. Однако между процессом проектирования АСУ и процессом создания нового изделия существует ряд принципиальных различий.
Проекты создания АС затрагивают вопросы перестройки самой организации, методов и форм работы организации. Создание АС не является разовым мероприятием, а представляет собой эволюционный процесс совершенствования управления в организационной системе. Разработка и внедрение АС требуют тщательного учета социально-психологических факторов организации взаимодействия работников аппарата управления и технических средств.
Указанные различия отражаются в составе, содержании и организации работ по каждой стадии.
Наиболее важной в концептуальном плане является предпросктиая стадия, включающая диагностический анализ объекта, разработку технико-экономического обоснования (ТЭО) и технического задания (ТЗ).
Работа по проектированию комплексной АС начинается с анализа объекта управления, который обычно называют диагностическим. Цель диагностического анализа — выявление скрытых резервов, источников экономии различного рода ресурсов, узких мест в работе предприятия или организации. Иными словами, диагностический анализ должен определить:
предельно достижимые значения технико-экономических показателей, которые могут быть получены при имеющихся ресурсах и идеальной системе управления;
факторы, влияющие на достижение поставленных перед организацией целей;
степень повышения имеющихся технико-экономических показателей в результате применения технических средств и математических методов.
В результате анализа выявляются также возможности совершенствования традиционных методов и средств организации управления.
157


По результатам анализа формулируются требования к системе управления, а также могут быть определены и детализированы: методы и процедуры, необходимые для эффективного управления объектом с учетом его особенностей и имеющихся ресурсов; эффективность использования вычислительной техники, и в частности создания АС для данного объекта; комплекс мероприятий различного плана (совершенствование организационной структуры, методов управления, социальных мероприятий и т. д.), которые необходимо провести для совершенствования работы предприятия или организации независимо от создания АС.
На практике наиболее часто объектами анализа являются основные функции управления, реализуемые в действующей системе управления. Предполагается, что существующая система управления (содержание информационных потоков, решаемые задачи) адекватно отображает закономерности функционирования и направления развития управляемого объекта. Анализируются методы и процедуры, используемые для решения задач, определяются потенциальные возможности совершенствования их решения, а также получаемая при этом экономия различного вида ресурсов. Обязательному обследованию подвергаются принятые на объекте информационные потоки, обеспечивающие реализацию задач управления. Затем определяются эффект, который может быть получен при внедрении автоматизированной системы, и рекомендации по совершенствованию различных методов управления, процедур планирования, учета, оперативного управления, анализа, системы документооборота, информационного обслуживания аппарата управления.
При проведении диагностического анализа необходимо, кроме анализа объекта и системы управления, изучить систему взаимодействия управляющего органа с другими системами, что особенно важно при создании интегрированных АС в отраслях народного хозяйства.
По результатам диагностического анализа проводится сравнение эффективности разработки и внедрения АС с эффективностью других мероприятий по совершенствованию производства и управления.
При решении вопроса о целесообразных сроках автоматизации должен приниматься во внимание не158


маловажный фактор готовности объекта к переходу на новые методы управления. В частности, должна действовать четкая система нормативного хозяйства, па создание которой требуется длительное время. II если решение о разработке и внедрении АСУ не будет согласовано по срокам с работами по приведению в порядок нормативной базы, то разработанная АС просто не сможет функционировать.
Следует отметить ряд положений, связанных с целесообразностью создания АСУ, подтверждаемых опытом функционирования систем на различных объектах.
Наиболее эффективна АСУ на предприятиях, оснащенных современным оборудованием, использующих перспективную технологию, рационально спроектированную организационную структуру системы управления, имеющих научно обоснованную нормативную базу. Большую эффективность имеют АСУ организаций, характеризуемых более высокой динамикой производства.
Большую экономию ресурсов в результате внедрения АСУ имеют предприятия, выпускающие сложную продукцию с использованием большого количества материалов, комплектующего и универсального оборудования.
Техническое задание на АС включает: общие контуры создаваемой системы по функциональной и обеспечивающей частям; информационную базу системы (объемы, структуру, процедуры сбора, передачи, хранения, организации доступа); предварительный выбор технических средств; сроки разработки и внедрения системы с оценкой трудоемкости; предварительный расчет экономической эффективности.
После утверждения технического задания и определения организации — разработчика системы целесообразно разработать координационный план и сетевой график работ.
Вторая стадия разработки АСУ — разработка проектов системы. При разработке технического проекта системы определяются основные проектные решения по созданию АСУ, в частности: формируется функциональная часть системы; выбирается структура системы; разрабатывается обеспечивающая часть системы; формируется технология работы аппарата управления в условиях функционирования АСУ.
159


Каждый из этих вопросов имеет самостоятельное значение и достаточно подробно освещен в литературе. Разработаны соответствующие методические и руководящие материалы по созданию АСУП и ОАСУ. Рассмотрим только те вопросы синтеза, в решении которых принимают участие руководители и работники аппарата управления.
Формирование функциональной части системы начинается с определения перечня функциональных подсистем, а затем отдельных задач, решение которых необходимо вести в автоматизированном режиме. На практике разработка и внедрение АСУ ведутся очередями. Состав и количество задач первой и последующих очередей определяются исходя из конкретных условий.
Важным вопросом проектирования функциональной части системы является разработка процедур и методов решения конкретных задач. Отдельные задачи разрабатываются в следующем порядке: изучается экономико-организационная сущность задачи и дается ее постановка в формализованном виде; строится математическая модель процесса; определяется математический метод решения задачи, формируется алгоритм ее решения, разрабатывается процедура решения и определяются частота решения задачи, система актуализации данных; проектируется расширение соответствующих баз данных, если часть необходимых данных не содержится в уже имеющихся базах данных.
Разработка обеспечивающей части ведется после определения функционального состава разработчиками, специализирующимися на проектировании отдельных элементов системы. Разработка обеспечивающих частей и в первую очередь формирование комплекса технических средств (КТС), системы информационного, программного и математического обеспечения, связана с решением большого количества различных научно-технических и инженерных вопросов.
Так как вопросы создания АС являются составной частью комплексной автоматизации производства и управления, при выборе КТС необходимо учитывать также потребности организации в проведении различного рода исследований с использованием вычислительных средств при разработке и развитии САПР и АСУТП и др<
160


При проектировании КТС используются типовые проектные решения, созданные для различных базовых ЭВМ, а также системы автоматизированного проектирования КТС АСУП.
Проектирование информационного обеспечения — один из самых трудоемких вопросов создания АС. При разработке информационного обеспечения на стадии технического проектирования определяют состав данных, требования, предъявляемые к информации, проектируют базу данных и систем управления ими для выбранного КТС.
На этапе технического проектирования формируется изменение технологии работы аппарата управления в условиях АСУ. При этом выделяются две группы изменений.
К первой группе относятся изменения, связанные с проведением комплекса мероприятий по совершенствованию действующей организации производства и управления. В соответствии с требованиями общеотраслевых руководящих методических материалов (ОРММ) по созданию АСУП предпосылками для разработки таких мероприятий являются анализ существующей системы управления, анализ передового опыта других предприятий и отраслей, наличие директивных документов, определяющих выполнение тех или иных функций управления.
Вторая группа изменений связана с совершенствованием методов и технологии управления, вызванных автоматизацией решения задач. В процессе проектирования АС для каждой задачи или комплекса задач, решение которых предполагается вести в автоматизированном режиме, кроме создания алгоритма, разрабатывается технология решения задач, определяются подразделения, ответственные за решение отдельных задач, процедуры согласования решения, частота, сроки и каналы передачи информации, необходимой для решения задачи.
Изменение методов и технологии управления требует разработки изменений в структуре и процедурах управления. В процессе проектирования разрабатываются или корректируются функции, выполняемые конкретными подразделениями, участвующими в процедуре решения задач, разрабатываются должностные инструкции для каждого работника.
Стадия проектирования заканчивается разработкой рабочего проекта системы. В процессе рабочего 6 Зак. 603
161


проектирования детализируются проектные решения по функциональной и обеспечивающей частям автоматизированной системы. Наибольший вес в рабочем проектировании падает на разработку программного, информационного и организационного обеспечения.
В последнее время в связи с широким внедрением ТПР и ППП, а также в связи с использованием САПР АС удельные затраты на создание рабочих проектов резко снизились. Вместо технического и рабочего проектов все чаще стали разрабатываться технорабочие проекты систем.
Последняя стадия создания АС — ввод системы в эксплуатацию. Это сложный процесс поэтапного перехода от традиционной технологии управления к методам автоматизированного управления.
Для эффективного внедрения системы составляется план-график, в котором отражаются все мероприятия по подготовке объекта к вводу АС в эксплуатацию с соответствующими сроками, составом работ и ответственными подразделениями или группами со стороны заказчика и разработчика. Планом-графиком предусматриваются проведение опытной эксплуатации комплексов и проведение приемосдаточных испытаний.
Каждая задача управления обычно какое-то время находится в опытной эксплуатации и решается как в автоматизированном режиме, так и с использованием традиционных методов и технологии. И только после того как руководители предприятия, служб и работники аппарата управления убедятся в эффективном решении задач в автоматизированном режиме, осуществляется полный переход на новый режим. В этот период нагрузка на работников управления резко возрастает, поэтому составляется график этап- ности перехода на новую технологию решения задач, а также на новую систему информационного обеспечения процесса управления.
Важными моментами поэтапного внедрения системы являются анализ работы отдельных комплексов задач по результатам опытной эксплуатации и проведение при необходимости изменений и уточнений технологии решения задач и обеспечивающих подсистем.
После проверки в режиме опытной эксплуатации и приемки заказчиком всех комплексов задач в про- 162


мышлепную эксплуатацию проводится приемка всей системы в промышленную эксплуатацию.
Приемосдаточные испытания проводятся специальной межведомственной комиссией. Так, для приемки АСУП комиссия назначается распоряжением министерства-заказчика. Деятельность межведомственной комиссии регламентируется утвержденными положениями. Процесс ввода системы в эксплуатацию часто затягивается. Причины, приводящие к такой ситуации, различны и во многом определяются конкретно сложившейся обстановкой. Рассмотрим некоторые из них.
1. Неправильно сформирована функциональная часть системы:
выбранные задачи и комплексы задач не являются определяющими в повышении эффективности работы объекта;
задачи не связаны в единый контур управления;
для решения задач в автоматизированном режиме используются традиционные, неэффективные методы и процедуры.
Работники управления, не получая практической пользы от подобной системы, продолжают работать по традиционным схемам. Развитие системы даже при больших затратах в таких ситуациях происходит очень медленно.
2. Комплекс мероприятий по подготовке объекта к внедрению осуществлен не в полной мере. Часто в процессе внедрения и эксплуатации системы уточняется нормативная база, перестраивается система сбора и представления информации. Нечеткое информационное обеспечение (поступление информации с опозданием, отсутствие регламента передачи данных и системы ответственности за качество передаваемых данных) приводит к невозможности автоматизировать решение задач и возврату к традиционным «надежным» методам.
3. Различного рода ошибки и сбои как в комплексе технических средств, так и в системе подготовки данных на машинных носителях. В результате ошибок подобного рода, которые являются естественными при внедрении системы, у работников аппарата управления возникает неуверенность в системе и необходимость одновременного использования традиционных методов.
6*
163


4. Математические модели, используемые для решения отдельных задач, оказываются неадекватными реальным процессам. Руководители вынуждены возвращаться к старой технологии решения задач.
5. Возможны случаи наличия у работников аппарата управления психологического барьера, неверия в целесообразность внедрения системы и объективность информации.
Наибольшие трудности возникают обычно при внедрении пускового комплекса. Дальнейшее развитие системы, особенно если первая очередь функционирует успешно, серьезных трудностей, как правило, не вызывает. Пользователи, убедившись на практике в эффективности решения задач в автоматизированной системе, являются инициаторами дальнейшего развития функциональной части.
В процессе развития АС неизбежно изменение технической базы, поскольку появляются новые технические средства. Но полностью сохранить имеющееся программное обеспечение, как правило, не удается. Большая часть перерабатывается пли разрабатывается заново. Даже при наличии квалифицированного коллектива разработчиков и работников ВЦ такой «перевод», как показывает опыт, длится не менее года.


Глава 12
РОЛЬ РУКОВОДИТЕЛЕЙ В СОЗДАНИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
12.1. 	Необходимость участия руководителей в создании автоматизированных систем
По своей сущности АС представляет собой сложную, человеко-машинную систему, включающую целый комплекс экономических, социальных и технических решений. И как любая комплексная система, АС должна строиться и развиваться по единому стратегическому плану. Поэтому основной задачей первых руководителей является организация разработки и непосредственное участие в создании комплексных программ повышения эффективности производства и управления, в том числе и разделов по комплексной автоматизации, с поэтапным переходом на новую информационную технологию.
При создании АС назначается главный конструктор, который координирует работу, проводимую при создании фрагментов системы.
Необходимость участия руководителей высшего уровня в создании и внедрении АС организационного типа связана в первую очередь с их целевым назначением. Создание АС приводит к перестройке традиционной системы управления, к необходимости работы в отличных от имевшихся ранее условиях, к новой информационной технологии. Право и возможность осуществить необходимую перестройку имеет только первый руководитель.
Там, где руководитель не убежден в целесообразности перехода на работу по новой информационной технологии с использованием предлагаемых в рамках АС методов планирования, контроля, оперативного управления, внедрить систему, а тем более получить существенный эффект от ее функционирования, просто невозможно. Другими словами, эффективность созданной системы проявляется только при ее использовании. Если же переход на новую технологию 165


управления не осуществляется, то эффект от автоматизации оказывается отрицательным.
Во многих случаях инициатором работ по автоматизации организационного управления выступает не руководство предприятия, а вышестоящее руководство или специалисты в области автоматизации управления. В подобных ситуациях эффективность автоматизации снижается по двум основным причинам: во-первых, руководители работ не имеют достаточной власти, чтобы заставить соответствующие службы перейти на новую технологию управления; во-вторых, проекты систем, созданные без активного участия руководителей и работников аппарата управления — будущих пользователей системы, принципиально не могут быть высокоэффективными.
Создание АС требует проведения комплекса работ по предварительной подготовке предприятия к внедрению системы, по организации всего процесса разработки и внедрения системы. Эти виды работ требуют также участия первого руководителя, так как затрагивают, как правило, интересы многих подразделений, требуют решения принципиальных вопросов финансирования, работ по перераспределению прав и обязанностей, привлечения к работе ряда организаций отрасли.
12.2. 	Участие конечных пользователей — работников аппарата управления в переходе на новую информационную технологию
Участие первых руководителей является необходимым, по недостаточным условием создания эффективной автоматизированной системы. Внедрение системы предполагает перестройку технологии работы аппарата управления. В развитых системах практически каждый работник аппарата изменяет методы и технологию управленческой деятельности под влиянием автоматизации.
Уже на стадии диагностического анализа объекта при подготовке ТЭО и ТЗ в организации должны быть созданы рабочие группы, включающие разработчиков и руководителей функциональных подразделений. Обычно рабочие группы создаются по функциональным подсистемам.
Наиболее важным в концептуальном плане является участие высшего руководства на первой стадии, 166


когда определяются целесообразность и основные направления автоматизации на объекте управления. Участие руководителей различного уровня важно на этом этапе потому, что оно способствует разработке адекватной обобщенной модели объекта, которая и явится в дальнейшем основой для работ по автоматизации. Кроме того, при анализе объекта, как правило, формируются серьезные предложения по совершенствованию самых различных сторон деятельности организации.
Анализ объекта является тем этапом, когда устанавливаются взаимопонимание и деловые контакты между руководством и будущими проектировщиками системы.
Правильно проведенный анализ, обсуждение результатов и формирование технического задания па разработку системы с участием руководства позволяют в дальнейшем при реализации системы ускорить проведение работ по подготовке предприятия к внедрению системы.
Важным элементом предпросктного обследования является четкая организация работ в первую очередь со стороны руководителей — заказчиков системы. На этой стадии руководитель, являющийся инициатором проведения работ, осуществляет комплекс организационных мероприятий, обеспечивающих эффективное проведение обследования.
Он обязан:
заключить договор с привлекаемыми организациями на проведение обследования. Определять состав организаций целесообразно совместно с руководством головной организации отрасли;
сформировать оперативную группу, включив в ее состав руководителей основных подразделений организации;
подготовить и издать приказ о проведении обследования и назначении руководителя работ;
всемерно содействовать качественному проведению обследования;
организовать обсуждение предварительных результатов, а также рассмотрение технико-экономического обоснования и технического задания на научно-техническом совете или коллегии;
обеспечить реализацию мероприятий по совершенствованию управления (совершенствование структуры, методов и процедур управления, системы 167


документооборота и др.), в том числе предусмотреть включение в план проведение строительно-монтажных работ.
На этапе предпроектного обследования, кроме высшего руководства, в работе должны принять участие руководители линейных и функциональных служб в рамках созданных оперативных групп.
В соответствии с общим планом работ по проведению анализа объекта руководители конкретных служб проверяют адекватность принципиальных схем информационного взаимодействия, а также анализируют эффективность применяемых методов планирования и управления и определяют целесообразность и направление их дальнейшего развития.
Руководители служб принимают участие и в обсуждении результатов обследования, с тем чтобы глубже оценить существо работ, которые будут проводиться в дальнейшем. Очень важно на этапе предпроектного обследования выявить и развить инициативное отношение руководства к проводимым исследованиям. Последнее лучше удается в случае, когда результаты проведенного анализа позволяют взглянуть на функционирование объекта с позиции эффективной организации управления и подумать над возможностями дальнейшего улучшения всех сторон функционирования объекта.
Опыт показал, что серьезным стимулом активного участия руководства в разработке АС является проведение следующих мероприятий на уровне ведомства, отрасли, предприятия:
проведение обучения руководителей в рамках системы повышения квалификации;
проведение семинаров руководителей различных предприятий по вопросам автоматизированного управления;
организация обмена опытом в рамках отрасли по разработке и внедрению автоматизированных систем;
проведение цикла лекций по автоматизации управления с приглашением ведущих ученых и специалистов в области автоматизации;
проведение предварительных бесед руководства предприятия с будущими разработчиками АС;
посещение руководством тех предприятий и организаций отрасли, где работы по автоматизации развиваются наиболее успешно.
168


Необходимо отметить, что более убедительными для руководства являются не суждения непосредственного руководства и специалистов в области информатики, а позиции коллег, основанные на практически полученных результатах.
На второй стадии создания систем, при разработке проектов, задача руководства в организационном плане — подготовка предприятия к внедрению автоматизированной системы. Эта работа включает следующий комплекс вопросов и мероприятий:
реализацию намеченных в результате диагностического анализа организационно-технических мероприятий по совершенствованию управления, не связанных непосредственно с автоматизацией управления;
подготовку персонала к работе по новой технологии в условиях АС, в частности: обучение персонала эксплуатации ЭВМ и других технических средств, изучение будущими работниками ВЦ системного программного обеспечения, пакетов прикладных программ, обучение работников аппарата управления новым методам и технологии управления языком пользователя (для этих целей разрабатываются специальные циклы замятий с соответствующими программами для различных групп работников);
подготовку информацпоппой базы будущей системы. Эта работа включает завершение построения структуры информационной базы, формирование классификаторов технико-экономической информации, разработку и внедрение нормативно-справочной информации и системы ее актуализации. Подготовка информационного обеспечения выполняется согласно сетевому плану-графику подразделениями предприятий (или соответствующими институтами отрасли);
комплекс работ по созданию технической базы системы, установке, наладке и пуску периферийного оборудования в соответствии с утвержденным проектом.
При разработке проектов повышается степень участия работников аппарата управления среднего звена в работах по созданию системы.
В частности, при разработке функциональной части системы работники аппарата управления определяют совместно с разработчиками состав задач, методы и процедуры их решения, технологию функционирования в автоматизированном режиме.
Непосредственное участие принимают руководители различных уровней в работе по созданию проекта 169


информационной базы АС. Выбрать рациональное ядро базы данных позволяет непосредственное участие руководителя в ее проектировании.
При разработке математических моделей руководители на стадии проектирования оценивают адекватность предлагаемых разработчиками моделей реальным процессам. Непосредственного участия руководителей требует и работа по предварительной подготовке объекта к внедрению, и особенно по вводу системы в эксплуатацию. Руководители различных уровней являются непосредственными пользователями создаваемой системы, и их участие во внедрении объективно необходимо.
Накопленный в нашей стране и за рубежом опыт автоматизации социально-экономических систем привел к пересмотру технологии создания и развития автоматизированных систем.
Суть происходящих изменений заключается в том, чтобы при переходе на новую информационную технологию управления максимально привлекать к совершенствованию систем руководителей различных уровней— конечных пользователей системы.
Достижению этой цели способствуют проводимые работы по совершенствованию технических и программных средств. Основное направление совершенствования — разработка средств, которые позволяют конечному пользователю самому или с минимальным участием разработчика создавать новые приложения и корректировать уже имеющиеся. Такие возможности предоставляют пользователю диалоговые системы, создаваемые на базе локальных вычислительных сетей, языков сверхвысокого уровня, развитого общего программного обеспечения.
При привлечении конечных пользователей к непосредственному проектированию системы резко сокращается время на проектирование, не требуется комплекса специальных мер по внедрению системы. Системы оказываются более гибкими и легче адаптируются к потребностям пользователей и изменениям окружающей среды. Эффективность систем, создаваемых по такой технологии, оказывается выше за счет сокращения затрат на разработку, а также времени разработки и внедрения систем.


Часть 3
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Глава 13
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
13.1. 	Направления автоматизации технологических процессов
В СССР создано более 5 тыс. автоматизированных систем управления технологическими процессами на базе вычислительной техники. В настоящее время ежегодно вводятся в строй сотни новых АСУТП.
Большая часть созданных АСУТП управляет установками и агрегатами на предприятиях с непрерывным характером производства, т. е. в таких отраслях, как химия, нефтепереработка, энергетика, целлюлозно-бумажная промышленность, комбикормовая промышленность, промышленность строительных материалов и др.
Непрерывные технологические процессы отличаются тем, что, как правило, сырье и полуфабрикаты подаются на переработку непрерывно в течение достаточно продолжительного времени, часто поступают с одного передела на другой без промежуточного хранения с задержкой только на время транспортировки.
Количество и качество выходного продукта зависят от сотен параметров технологического процесса, и поэтому их оптимизация представляет часто непреодолимую сложность для человека. Оптимизация 171


управления в реальном масштабе времени, т. е. в темпе технологического процесса, возможна только с помощью его моделирования на ЭВМ. В связи с тем что агрегаты в непрерывных производствах дают продукции на сотни тысяч рублей в день, улучшение за счет автоматизации их технико-экономических показателей даже на единицы или доли процентов дает существенный экономический эффект.
На подавляющем большинстве промышленных предприятий производство носит дискретный характер и отличается, как правило, большой номенклатурой материалов, комплектующих изделий, полуфабрикатов и продукции, многооперационностью обработки предметов производства, большим количеством разнообразного оборудования. Сложность автоматизации дискретного производства во многом зависит от серийности выпускаемой продукции, которая в свою очередь определяет целесообразность использования автоматического оборудования.
Относительно просто среди предприятий с дискретным типом производства поддаются автоматизации технологические процессы и процессы управления при массовом выпуске продукции. В условиях массового производства используются станки-автоматы и автоматические линии (за год в СССР вводится в строй более 1000 автоматических линий), позволяющие обрабатывать лишь ограниченную номенклатуру предметов производства, поскольку изменение номенклатуры требует больших затрат па перестройку оборудования. В массовом производстве получили распространение автоматические транспортные и загрузочно-разгрузочные устройства (ленточные, роликовые транспортеры с автоматическим управлением, автоматически управляемые конвейеры, роботы-манипуляторы и специальные пневматические, электромагнитные и механические устройства перемещения грузов). Большая часть этих устройств снабжена локальными средствами автоматики. Одно из основных направлений использования вычислительной техники в управлении технологическими процессами в массовом дискретном производстве — создание автоматизированных транспортных и складских систем. Автоматизированные транспортные конвейеры и автоматизированные склады нашли распространение, например, в автомобильной и тракторной промышленности. АСУ хранит в своей памяти информационную модель скла172


да и транспортных конвейеров и по оперативным заданиям на сборку изделий управляет автоматической выдачей со склада или перемещением комплектующих изделий.
Автоматизация технологических процессов дискретного производства с серийным выпуском продукции началась, по сути дела, только лишь в связи с широким выпуском оборудования с числовым программным управлением. Станки с ЧПУ позволяют быстро за счет замены управляющей программы перейти на обработку новой партии деталей. Но в станках с ЧПУ автоматизирован только основной технологический процесс обработки (так же как и в большинстве локально автоматизированных установок непрерывного производства). Замена инструмента, установка заготовки, снятие обработанной детали, уборка отходов и загрузка управляющей программы остаются за человеком.
В последние годы автоматизация технологических процессов дискретного производства связана с внедрением промышленных роботов (ПР), обеспечивающих автоматизацию загрузочно-разгрузочных операций, и с созданием робототехнических комплексов (РТК), представляющих собой систему из одной или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемую одним пли несколькими ПР. Такой комплекс при наличии запаса заготовок, инструмента и тары для деталей может вести обработку автоматически в течение длительного времени.
Комплекс обрабатывающего оборудования, управляемого системой с ЧПУ (как правило, на базе микропроцессоров), и автоматизированных систем замены инструмента, загрузки заготовок и снятия готовых деталей, а также других вспомогательных систем (контроля, диагностики, уборки отходов и пр.), способный достаточно долгое время (например, рабочую смену) автоматически вести обработку разной продукции установленной номенклатуры, называется гибким производственным модулем (ГПМ) и является другой разновидностью компонентов автоматизации дискретного производства. Гибкость, под которой в данном случае понимается способность быстрой переналадки оборудования на изготовление других изделий, необходима в условиях серийного и мелкосерийного производства. Кроме того, гибкость позволяет быстро переходить на выпуск новых изделий, что 173


является важным фактором ускорения научно-технического прогресса.
На базе ГПМ и РТК создаются более крупные гибкие производственные системы (участки, линии, цехи), в состав которых обязательно входят системы управления на базе ЭВМ и микропроцессоров, являющиеся АСУТП дискретного производства.
На предприятиях, выпускающих сложную технику, создаются автоматизированные системы планирования и проведения испытаний (АСПИ). По сути они относятся к классу АСУТП, обеспечивая автоматизацию завершающей стадии изготовления изделий, т. е. подготовки их к эксплуатации. АСПИ задают тестовые сигналы, определяющие режимы испытаний, собирают и анализируют информацию о состоянии объекта испытаний, по результатам анализа выбирают направления дальнейших испытаний, передают информацию операторам и выдают итоговое заключение о работоспособности изделия и его параметрах.
Таким образом, в настоящее время идет интенсивный процесс автоматизации основных технологических и вспомогательных операций во всех типах производств на базе ЭВМ, микропроцессоров и других средств вычислительной техники.
В последующих главах рассматриваются отдельно разные направления автоматизации производства и большое внимание уделяется интеграции автоматизированных систем управления.
13.2. 	Классификация АСУТП
Основное отличие АСУТП от других типов автоматизированных систем управления состоит в том, что они, находясь на нижнем уровне управления производством, непосредственно управляют технологическим оборудованием.
Автоматизированная система управления технологическими процессами — это человеко-машинная система управления, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием 1.
1 Здесь и далее основные понятия, определения и классификации АСУТП даются в соответствии с действующими ГОСТами и общеотраслевыми руководящими методическими материалами по АСУТП.
174


Специфические особенности каждой АСУТП связаны в первую очередь с особенностями технологического объекта управления (ТОУ), под которым понимается совокупность технологического оборудования и реализованного на нем технологического процесса производства.
ТОУ и управляющая им АСУТП образуют автоматизированный технологический комплекс (АТК). Система управления ТОУ может быть отнесена к АСУТП в том случае, если управление ведется в темпе технологического процесса с использованием средств вычислительной техники и других технических средств при участии человека-оператора.
АСУТП может быть локальной — АСУ отдельным аппаратом, агрегатом или более крупным ТОУ, а может находиться в составе многоуровневых АСУТП производств, цехов, заводов или в составе интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ), в частности в составе автоматизированных систем организационно-технологического управления (АСУОТ).
По уровню, занимаемому АСУТП или ТОУ в структуре предприятия, выделяются три класса:
АСУТП нижнего уровня для управления технологическими агрегатами, установками, участками, не имеющими в своем составе АСУТП;
АСУТП верхнего уровня для управления группой установок, цехов, производств, в которой отдельные компоненты (установка, агрегат и т. д.) имеют свои локальные системы управления, не относящиеся к АСУТП;
многоуровневые АСУТП, объединяющие АСУТП верхнего и нижнего уровней.
По характеру протекания производственного процесса во времени АСУТП подразделяются на:
АСУ непрерывными технологическими процессами с режимами, близкими к установившимся, с практически безостановочной подачей сырья и реагентов;
АСУ дискретными технологическими процессами, имеющими прерывистый характер и длительность операций, несущественную для управления;
АСУ непрерывно-дискретными технологическими процессами, сочетающими на различных агрегатах или различных стадиях особенности обоих типов технологических процессов.
175


Степень автоматизации технологических процессов определяется распределением функций управления между человеком и комплексом технических средств (КТС). Более совершенные АСУТП отличаются большим количеством функций, выполняемых КТС.
Функции АСУТП подразделяются на информационные, управляющие и вспомогательные. Информационные функции обеспечивают сбор, обработку и представление информации о состоянии АТК оперативному персоналу. Управляющие функции обеспечивают на основании полученной информации выработку оптимальных или рациональных управляющих воздействий на ТОУ и их реализацию. Вспомогательные функции обеспечивают решение внутрисистемных задач АСУТП, связанных с функционированием технических и программных средств, хранением информации и т. п.
В зависимости от участия человека в процессах управления возможны автоматизированный (с участием человека) и автоматический режимы управления. В автоматическом режиме все функции управления выполняются без участия человека, который вмешивается в управление только в случае сбоев в АСУ или в аварийных ситуациях на ТОУ.
В автоматизированном режиме возможна различная степень участия человека в выполнении управляющих функций. Можно выделить следующие варианты:
ручной режим, при котором на основе автоматически собранной информации оперативный персонал выбирает и реализует управляющие воздействия на ТОУ;
режим «советчика», при котором автоматически вырабатываются рекомендации по управлению, а оперативный персонал реализует управляющие воздействия на основе этих рекомендаций и своего опыта;
диалоговый режим, при котором оперативный персонал может корректировать постановку задачи управления и ее условия для комплекса технических средств, т. е. может запрашивать ответ на вопросы типа: «Что будет, если ...», и, таким образом, проиграв несколько вариантов управления, выбрать наилучший. Реализация управляющего воздействия при этом остается за человеком.
Выделяются следующие типы функционирования АСУТП:
176


информационный (автоматически выполняются только информационные функции);
локально-автоматический (кроме информационных, автоматически выполняются функции локального управления);
Т аблиц а 13.1
Классификация АСУТП по условной информационной мощности
Условная информационная мощность
Число измеряемых или контролируемых технологических переменных
минимальное
максимальное
Наименьшая
10
40
Малая
41
160
Средняя
161
650
Повышенная
651
2500
Большая
2501
Не ограничено
советующий (кроме автоматически выполняемых информационных функций и функций локального управления, реализуется режим «советчика»);
автоматический.
Таблица 13.2
Классификация АСУТП по уровню функциональной надежности
Уровень функциональной надежности
Краткая характеристика уровня надежности
Минимальный
Средний
Высокий
Практически нс регламентируется; нс требует специальных мер Регламентируется, но отказы в АСУТП не приводят к остановкам ТОУ
Жестко регламентируется, так как отказы в АСУТП могут привести к остановкам ТОУ или авариям
Классификация АСУТП проводится с целью планирования разработок, определения затрат, подбора аналогов, типизации, определения научно-технического уровня и т. д. Поэтому, кроме классификации по вышеприведенным признакам, АСУТП классифицируются по сложности с помощью определения информационной мощности (табл. 13.1) и функциональной надежности (табл. 13.2) системы управления.
177


13.3. 	АСУ непрерывными технологическими процессами
От других систем управления АСУ непрерывными процессами отличает ряд особенностей:
непосредственная связь с технологическим оборудованием;
функционирование в темпе протекания технологического процесса, т. е. в режиме реального времени;
большое количество взаимосвязанных элементов технологического оборудования и характеристик про- текаемых в них технологических процессов (количество измеряемых и сопоставляемых в процессе управления и управляемых параметров различной физической природы достигает сотен или тысяч);
необходимость использования для выработки управленческих решений адекватных математических моделей объекта, алгоритмов их решения и программ машинной реализации;
использование в качестве основных (и единственных) источников информации электрических и пневматических сигналов контрольно-измерительных приборов и исполнительных механизмов;
целесообразность и эффективность высокой степени автоматизации (включая автоматические системы управления).
Сложность систем управления технологическими процессами с непрерывной технологией определяется также вероятностным характером и скоростью протекания процессов.
Как правило, это процессы (объекты) многовариантного регулирования, в которых количество регулируемых величин больше одной и в которых регулируемые величины связаны между собой так, что изменение какой-либо одной из них (в статике или динамике) вызывает изменение других регулируемых величин. Взаимовлияние между отдельными регулируемыми величинами обусловлено естественными свойствами объекта (процесса).
Системы управления процессами непрерывной технологии могут иметь различную степень автоматизации и различную степень участия человека в оценке состояния объекта и принятии решения по управлению им. В подавляющем большинстве случаев динамика процесса требует настолько быстрой реакции 178


\ правляющей системы, что человек не в состоянии •ффсктивно управлять процессом.
Задача управления усложняется действиями внешних возмущений, характер которых не всегда поддамся прогнозу, а также тем, что в реальных условиях совокупность объектов может иметь иерархическую структуру (рис. 13.1).
Использование в современных системах управления средств вычислительной техники, специальных приборов контроля и регулирования (исполнительных устройств) позволяет свести к минимуму участие человека в процессах управления, осуществляя поиск эффективных решений па математических моделях.
Моделирование требует знания математического описания объекта. Построение математической модели может осуществляться различными способами: по результатам теоретических исследований и предыдущего опыта, на основе логического анализа, планируемого или направленного эксперимента. В практике моделирования различают физические, математические и информационные модели.
Построение физических моделей сложных технологических объектов (пилотных установок, химических процессов, полигона для испытания, действующих макетов машин и т. д.) — процесс достаточно трудоемкий и дорогостоящий, к тому же не всегда позволяющий получить информацию, необходимую для выработки управляющих воздействий.
Шагом вперед является проведение моделирования на специальных аналоговых и цифровых устройствах.
Аналоговые и цифровые модели относятся к математическим и могут быть использованы в системе управления, где по результатам моделирования вырабатываются управляющие воздействия.
Модели строятся на стохастических (вероятностных) или детерминированных принципах в зависимости от природы объекта, степени его изученности и целей использования моделей.
Информационные модели представляют собой разновидность моделей, описывающих поведение объекта-оригинала, а не копирующих его по фактической (или иной естественной) сущности.
Для предприятий с непрерывной технологией предпочтительно рассматривать комплекс взаимосвя-
179


А Объект Е Объект В
Рис. 13.1. Система управления комплексом


чанных моделей, охватывающих все уровни управления (рис. 13.2).
Функционирование моделей планирования и оперативного управления неразрывно связано с моделями анализа хода производства, базового состояния объекта, оптимального распределения капитальных ремонтов, оптимального функционирования сбыта, материального баланса, оптимального функционирования производств, технологических процессов и участков.
Наиболее сложными являются модели оптимального функционирования технологических производств и технологических процессов, так как их построение связано с изучением динамики процессов (а в химических и нефтехимических производствах — с изучением кинетики процессов, т. е. условий протекания сложных химических реакций, условий массо- и теплообмена и т. д.).
Система управления технологическими процессами и предприятием может строиться как централизованная и как децентрализованная. Централизация обусловливается необходимостью формирования оптимальной производственной программы и техпромфин- плана в интересах предприятия и отрасли и необходимостью регулирования хода производства.
Системы, сочетающие в себе достоинство централизованного и децентрализованного управления, получили название систем распределенного управления.
Под распределенным управлением в многоуровневых иерархических структурах понимают распределение задач достижения поставленных на каждом уровне управления целей при непротиворечивости этих целей глобальной цели системы (общие и частные цели). Распределенное управление гарантирует оптимальное функционирование механизма управления, сочетающего централизованную и нецентрализован- ную его составляющие.
По мере усиления действенности централизованного механизма и расширения границ самостоятельности предприятий (объединений) возможно усиление противоречий между общими и частными целями системы. Математический аппарат служит инструментом, позволяющим наиболее четко высветить состояние используемых оценок, выявить значимость
181


Модели модели
оптимального рас * оптимального
пределения капиталь ' “1 " функционирования
нык ремонтов технологического
r nnnuorrn
Рис. 13.2. Комплекс взаимосвязанных моделей АСУП


влияния тех или иных факторов, обусловивших это состояние.
В системе распределенного управления должен действовать адекватный механизм согласования целей по всем стадиям процесса управления:
планирование взаимодействия;
анализ взаимодействия; согласование взаимодействия.
Согласование взаимодействия должно осуществляться на основе принятых в хозяйственном механизме экономических критериев, нормативов длительного пользования, механизма цен, материального стимулирования и т. д. в рамках технических возможностей и технологического регламента.
На предприятиях и производствах с непрерывной технологией особенно отчетливо проявляются свойства многоуровневых иерархических структур. Если в управляющей системе составляющие систему элементы (блоки принятия решения) обладают ограниченной «решающей» способностью (или ограниченными «интеллектуальными возможностями»), глобальная цель организации, отражающая ее назначение в целом, подразбивается на последовательность подцелей, так что достижение полной цели равноценно достижению совокупности подцелей.
Иерархия элементов, принимающих решение, может быть более сложной, чем иерархия целей, так как несколько ступеней иерархии могут «работать» на достижение одной цели. В качестве примера можно привести группу локальных регуляторов хода процесса, объединенных в многоступенчатую систему взаимосвязанного регулирования, образующую уровень управления технологическим процессом или технологической установкой (рис. 13.3). В этом случае возникает проблема организации целенаправленного действия многоступенчатой системы управления, т. е. проблема взаимодействия работы отдельных ее составляющих.
Проектируя автоматизированную систему управления иерархической структурой, необходимо проанализировать:
соответствуют ли принятая иерархия и распределение функций условиям оптимального функционирования объекта;
может ли быть предложена иная иерархия, базирующаяся на использовании математических методов
183


К ВЕРХНИМ УРОВНЯМ УПРАВЛЕНИЯ


и вычислительной техники, более соответствующая условиям оптимального функционирования.
Анализ должен выявить также:
правомерность (избыточность или недостаточность) с технико-экономических позиций процедур принятия решений (контроль, анализ, планирование, оперативное управление);
инерционность системы управления и ее соответствие динамическим характеристикам системы;
не противоречат ли предполагаемые процедуры принятия решения (использующие математические методы и средства ВТ) действующим правилам и нормам принятия решений;
как должна быть преобразована (дополнена, сокращена, изменена) информационная база системы для возможности ее использования в автоматизированной системе управления.
Структура органов управления может изменяться от уровня к уровню, поэтому функции управления могут таким же образом разветвляться или сливаться. Это естественное состояние системы.
При формировании моделей и процедур принятия решений необходимо помнить о следующих основополагающих принципах взаимодействия уровней:
достижение глобальной цели в условиях изменяющейся экономической и технологической обстановки невозможно свести к однажды выработанным конкретным действиям, поэтому в иерархической структуре используют семейство взаимосвязанных (распределенных по уровням) моделей.
Образуется иерархия уровней принятия решений, на каждом из которых решается своя проблема, т. с. достигается своя цель, не противоречащая общей цели, что позволяет прийти к достижению этой цели.
В процессах с непрерывной технологией мы имеем уровни стабилизации отдельных параметров, системы локального взаимосвязанного регулирования по нескольким параметрам, систему регулирования работы отдельных аппаратов, установок, производств и т. д.;
каждый уровень принятия решений должен иметь некоторую свободу действий (диапазон). Действительно, и стабилизация, и локальное взаимосвязанное регулирование по нескольким параметрам функционируют в допустимых диапазонах регулируемых 185


параметров, устанавливаемых технологическим регламентом;
на любом уровне иерархической системы, в том числе на уровне управления технологическими параметрами объекта, при оценке ситуации должны присутствовать экономические категории оценки. Любое принимаемое решение в конечном счете оказывает влияние на экономическое состояние объекта. Любой технологический регламент является одновременно регламентом экономическим, и рассматривать их обособленно недопустимо. Иными словами, экономический регламент должен функционировать в масштабе реального времени, т. е. в одном темпе с технологическим регламентом, и вовремя реагировать на «экономические» отклонения.


Глава 14
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГИБКИМИ ПРОИЗВОДСТВАМИ
14.1. 	Структура ГПС
В машиностроении все большее распространение в массовом производстве получают автоматические линии, а в серийном производстве — гибкие производственные системы. Важность этого направления автоматизации трудно переоценить. В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 18 августа 1983 г. «О мерах по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве» указано как на одно из главных направлений ускорения научно-технического прогресса на создание гибких автоматизированных производств.
Целью создания ГПС является обеспечение на автоматизированном высокопроизводительном оборудовании эффективного выпуска изделий мелкими партиями и возможности быстрого перехода на выпуск новых изделий. Достижение этой цели связано не только с возможностью программной переналадки технологического оборудования, но и с обеспечением необходимой гибкости системы управления предприятием в части организационно-экономических и организационно-технологических задач управления ГПС. К таким задачам относятся задачи технической подготовки производства и организации бесперебойной работы ГПС. Поэтому структурная схема ГПС на рис. 14.1 представлена трехуровневой системой организации производства.
Верхний уровень — это подсистемы и задачи автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) в части организации и технической подготовки производства.
Автоматизированная система технической подготовки производства (АСТПП), реализованная в полном объеме, решает организационные задачи управления процессом технической подготовки производства (ТПП) и включает системы автоматизированного
187


ИСУ гпс
АСУП
'J
г
I
|• 1 Организационно - техниче- I | ские подсистемы
Инженерно - технические и оперативные службы
I
1 I ' i
I \Организацион\ >
I \но-экономий I
\ подсистемы} •
1 11
I 11
| Планово* экономический отдел.
ческие |—р ► отдел дсистемы • мптрпнп
материалы ио-техниче* скоса спад- женияидру* сие службы
Рис. 14.1. Структура ГПС:
Об - оборудование; ОУП - подсистемы оперативного управления основным и вспомогательным производством; ТСС — транспортно-складская система
I
проектирования конструкции изделия (САПР-К) и технологии производства изделия (САПР-Т). САПР-Т состоит из САПР технологического процесса изготовления изделия (САПР-Т изделия), решающей задачи разработки технологии вплоть до создания программ управления автоматическим оборудованием, и из системы проектирования инструмента, приспособлений и технологии их изготовления (САПР-Т оснастки).
Автоматизированная система оперативного управления производством решает задачи координации работы служб и производственных подразделений пред188


приятия, в частности для обеспечения ритмичной работы гибких производственных комплексов.
Средний уровень ГПС представлен гибкими автоматизированными участками (ГАУ) и гибкими автоматизированными линиями (ГАЛ). Обычно ГАУ (или ГАЛ) имеют некоторую предметную или технологическую специализацию. Это, например, ГАУ для обработки корпусных деталей с ограничением их габаритов, ГАЛ обработки валов (с ограничениями диаметра и длины), включающая оборудование черновой и чистовой токарной обработки и шлифования, ГАУ штамповки. Поскольку с точки зрения взаимодействия с другими компонентами ГПС роли ГАУ и ГАЛ аналогичны, то далее будем использовать только термин ГАУ.
ГАУ связаны материальными потоками со складами и производственными подразделениями завода, получая от них материалы, заготовки, оснастку и передавая им готовые изделия (или полуфабрикаты), а также отходы и отработавший инструмент.
Нижний уровень ГПС представлен гибкими производственными модулями (ГПМ), основу которых составляют технологическое оборудование и некоторые вспомогательные модули (транспортные, складские, контрольно-измерительные), входящие в состав ГАУ или обслуживающие несколько ГАУ.
Структурная схема ГАУ, приведенная на рис. 14.2, отражает достаточно полный его состав. Компоненты ГАУ имеют собственные локальные системы управления. Этим достигается некоторая (ограниченная в пределах их функций) автономность компонентов, а следовательно, и большая (по сравнению с централизованным управлением) надежность комплекса.
Основными в составе ГАУ являются гибкие производственные модули. Они определяют технологические возможности ГАУ и требования к составу и параметрам остальных элементов ГАУ. Наличие в составе ГАУ контрольно-измерительного модуля (КИМ) не исключает локальных контрольно-измерительных систем в составе ГПМ (как правило, с более ограниченными функциональными возможностями).
В состав ГАУ на рис. 14.2 включены неавтоматизированные участки и рабочие места. Плохо поддаются автоматизации такие операции, как обработка «баз» и ориентация заготовок в специальной таре,
189


>> <
ГЧ ГА U ——- ПуЛЬГ!
ГАУ Г диспетчера
190


подготовка, настройка, установка инструмента в таре или в специальных накопителях станков, сборка и разборка приспособлений (особенно универсальных, что характерно для ГПС и что обеспечивает гибкость системы). Автоматизация этих операций возможна и на современном уровне развития техники, но требует больших затрат и часто экономически нецелесообразна. Координатно-измерительные машины, используемые для контроля деталей сложной формы (типа корпусных), в большинстве своем требуют участия оператора при установке деталей на стол и при задании программ контроля, т. е. КИМ обычно не полностью автоматизированы.
Связь операторов, обслуживающих неавтоматизированные участки, с системой управления ГАУ осуществляется через терминальные устройства, в состав которых входят пульты для ввода информации, устройства отображения информации в виде специальных буквенно-цифровых экранов и мнемосхем или устройства ввода-вывода информации универсального применения (дисплеи, устройства типа автоматической электрической пишущей машинки, телетайпы).
Для обеспечения бесперебойной непрерывной работы оборудования ГПС необходимо иметь запасы заготовок и оснастки. При полной автоматизации операций запасы должны быть значительными. Как минимум запасы должны обеспечивать периоды «безлюдной» работы комплекса, т. е. соответствовать производственной программе на две-три смены, если ГПК работает круглосуточно только в будние дни, или на два-три дня, если ГПС работает по «безлюдной» технологии в выходные дни.
Основная масса производственных запасов находится на полностью автоматизированном складе. Часть заготовок и собранных приспособлений-спутников может находиться на локальных накопителях ГПМ. Наличие локальных накопителей облегчает требования к транспортной системе, исключает простои технологического оборудования из-за ограниченных возможностей транспортной системы и улучшает технико-экономические характеристики ГПС.
Автоматизированная транспортная система (АТС) обеспечивает создание материальных потоков между элементами ГПК. Она перемещает заготовки, изделия, оснастку, детали и сборочные единицы (для сборочных ГПК между складом и ГПМ и между
191


отдельными ГПМ). Прием и выдача грузов производятся на специальных станциях ГПМ и складах. Груз, находящийся на этих станциях, доступен как для перегрузочного устройства АТС, так и для локальных транспортных средств ГПМ и склада.
Автоматический склад и АТС, образуя единую автоматизированную транспортно-складскую систему (АТСС), имеют свои локальные системы управления, связанные информационно между собой и с СУ ГАУ. Информационную модель транспортно-накопительной системы полезно хранить не только в СУ АТСС, но также дублировать в СУ ГПС для обеспечения большей надежности работы ГПС и для повышения скорости решения задач диспетчирования в СУ ГПС.
Работу ГПС обеспечивают некоторые вспомогательные системы (ВС) и агрегаты. К ним относятся моечно-сушильные установки, системы подачи смазочно-охлаждающей жидкости, системы удаления отходов. Системы управления этими элементами ГПК отличаются простотой. От СУ ГПС или от СУ ГПМ к ним передаются сигналы на включение или отключение устройств. СУ ВС обеспечивают с помощью СУ ГПС контроль состояния вспомогательных систем и агрегатов.
За ходом технологического процесса в ГПС наблюдает диспетчер (в том числе при работе ГПС в «безлюдном» режиме). СУ ГПС выдает на пульт диспетчера в обязательном порядке информацию о сбоях оборудования или систем управления. Кроме этого, диспетчер через пульт может запросить у СУ ГПС любую информацию о состоянии оборудования, о ходе технологического процесса, о выполнении плана работ, о запасах. Через пульт диспетчер задает СУ ГПС управляющие воздействия, обеспечивающие эффективную работу ГПС.
Обобщенная структура ГПМ представлена на рис. 14.3. Работа технологического оборудования, составляющего основу модуля, обеспечивается локальной транспортно-накопительной системой, системой смены оснастки и контрольно-измерительными системами.
Система управления гибким автоматизированным производством является интегрированной системой, решающей задачи управления технологией и организационно-экономические задачи управления производством, т. е. относится к системам организационно-тех-
192


МГАУ
Рис. 14.3. Структура гибкого производственного модуля
7 Зак. 603
193


нологического типа. В соответствии с рассмотренной структурой ГПС (см. рис. 14.1) интегрированная система управления ГПС имеет иерархическую трехуровневую структуру.
Количество иерархических уравнений управления может быть больше, например, в том случае, если на предприятии созданы гибкие автоматизированные цехи со своими системами управления или. имеются групповые системы управления для нескольких ГПМ.
Хотя каждый уровень управления решает свои задачи, но функционально, информационно и технически системы всех уровней связаны между собой и представляют единую (интегрированную) систему управления единого производственного организма предприятия, внедрившего ГПС, — ИАСУ ГПС.
14.2. 	Системы управления компонентами ГПС
Гибкие производственные системы создаются в основном в машиностроении, где процесс производства связан с механическими перемещениями предметов и орудий труда, с механическими воздействиями на предметы труда. Поэтому при выполнении как основных (обработка, сборка), так и вспомогательных (транспортировка, установка, базирование, смена инструмента, измерения и др.) операций основными управляемыми и контролируемыми параметрами являются величины, определяющие изменение положения в пространстве предметов обработки и рабочих органов оборудования, т. е. управляются и контролируются такие параметры, как координаты (расстояния) в разных системах координат, перемещения (изменения координат), скорости и реже ускорения.
Кроме пространственных перемещений, в гибких модулях контролируются и управляются некоторые параметры, определяющие характер технологического процесса, состояние оборудования и окружающей среды: давления, усилия, деформации, температуры, вибрации и др. В разных гибких модулях (обрабатывающих, сборочных, транспортных, измерительных и т. д.) управляются и контролируются разные наборы параметров при разных требованиях к точности и разной скорости изменения параметров. В исполнительных устройствах используются всевозможные носители энергии. Различна сложность алгоритмов
194


Рис. 14.4. Структура системы управления компонентом ГПС
управления гибкими модулями. Несмотря на существенные различия функций и типов систем управления гибкими модулями, можно выделить общие принципы их построения.
На рис. 14.4 представлена обобщенная структурная схема системы управления компонентом ГПС. В качестве объектов управления в компонентах ГПС выступают станки (а конкретнее — механизмы подач, вращения шпинделя, перемещения поворотных столов, передвижения накопителей и т. д.), роботы (механизмы перемещения манипуляторов), контрольно-измерительное оборудование (механизмы перемещений и остановов измерительных головок по сигналам тактильных датчиков, системы измерения положения щупов), транспортные тележки (механизмы их 7*
195


ориентации, перемещения по цеху, загрузочно-разгрузочные механизмы), автоматические склады (механизмы передвижения кранов-штабелеров и механизмы перегрузки контейнеров и деталей).
В качестве контролируемых параметров объектов управления выступают физические параметры и процессы, отражающие ход технологического процесса и состояние оборудования.
Компонент ГПС не может функционировать изолированно, его работа должна быть скоординирована с работой других компонентов.
Поэтому СУ компонента получает задания от СУ вышестоящего уровня, осуществляющей функции планирования и координации работы ГПС.
СУ ГПМ получает с вышестоящего уровня сообщения о типе детали, подлежащей обработке, что дает возможность СУ ГПМ настроиться на прием и установку детали, на подготовку инструмента для первых циклов обработки, на прием новой управляющей программы (УП) из запоминающего устройства (ЗУ) СУ вышестоящего уровня. Автоматизированной транспортной системе с вышестоящего уровня передастся информация о характере груза (если используется несколько типов контейнеров и спутников или если крупные детали транспортируются без тары) и о пункте доставки. СУ автоматизированного склада получает с вышестоящего уровня управления информацию о типе работы, которую необходимо выполнить (прием груза и его складирование или выдача груза со склада), и коды грузов. Контрольно-измерительные модули получают задания на проведение измерений в виде кодов доставленных к ним изделий, а также программы измерений от СУ вышестоящего уровня. Если процессы контроля и измерений не полностью автоматизированы, то информация выдается оператору в удобном для него виде (на дисплей или мнемосхему).
СУ ГПМ передает на вышестоящий уровень управления сообщения о готовности к работе, об окончании выполнения работы, диагностические сообщения, характеризующие состояние оборудования, результаты контроля и измерения параметров детали, инструмента, оборудования в процессе обработки, что является основанием для принятия решений о смене инструмента или коррекции программы.
196


Основной частью СУ ГПМ, обеспечивающей логику ее работы, является программно-вычислительное устройство (ПВУ).
ПВУ хранят и воспроизводят программы управления исполнительными механизмами, расшифровывают и преобразуют в сигналы управления исполнительными устройствами команды и кадры программ, передаваемые от других СУ, при этом они выполняют арифметическую и логическую обработку поступающих сигналов. Кроме этого, ПВУ ведут обработку сигналов от чувствительных преобразователей, контролирующих состояние оборудования.
Наиболее важные устройства, входящие в состав ПВУ,— постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), вычислительное устройство (ВУ), устройство управления (УУ) и устройства, обеспечивающие взаимодействие ПВУ с другими частями СУ ГПМ. Из ПЗУ считываются программы, обеспечивающие выполнение стандартных для данного ПВУ операций. Стандартными могут быть арифметические, логические операции и операции по управлению устройствами.
ОЗУ используется как для записи, так и для считывания программ, управляющих действиями оборудования по обработке, перемещению, измерению параметров предметов производства. От емкости ОЗУ, т. е. от возможности запомнить одну, несколько программ или только несколько кадров программы, зависит степень автономности СУ ГПМ в целом. Чтобы обеспечить автономность СУ ГПМ при работе хотя бы с одним предметом производства, емкость ОЗУ должна обеспечивать храпение одной управляющей программы (УП). Для различных предметов производства и для различных ГПМ сложность УП различна и определяется сложностью технологии. Длина УП составляет от нескольких десятков (простые УП) до нескольких сотен (сложные УП) кадров. Это требует емкости ОЗУ от сотен до десятков тысяч байт. Если требовать загрузки в ОЗУ управляющих программ на смену или на день работы, то емкость ОЗУ должна быть существенно выше (до 1— 2 Мбайт). Для хранения нескольких УП могут быть использованы малогабаритные и недорогие внешние запоминающие устройства на магнитной ленте в компактных кассетах или на гибких магнитных дисках. Другой вариант, обеспечивающий большую 197


гибкость производства при меньшей стоимости систем,— хранение управляющих программ на внешних запоминающих устройствах ЭВМ СУ ГПС. При этом любая УП может быть передана в ОЗУ любого ГАУ« Это позволяет оперативно и автоматически перераспределять работы внутри группы однотипного оборудования, добиваясь наибольшей его загрузки, но уменьшает возможное время автономной работы ГПМ.
Основной функцией вычислительного устройства является преобразование кадров УП в сигналы управления исполнительными устройствами. УП задает укрупненно по характерным точкам траекторию движения рабочих органов и режимы работы ГПМ. ВУ, используя стандартные программы, хранящиеся в ПЗУ, проводит интерполяцию, достраивая полную траекторию движения рабочих органов. Это позволяет, с одной стороны, не слишком усложнять работы по составлению УП, а с другой — реализовать любые траектории движения рабочих органов. ВУ, воспринимая сигналы чувствительных преобразователей, характеризующие состояние инструмента, обрабатываемой детали и упругие деформации, при необходимости вносит коррективы в УП или передает сигналы на вышестоящий уровень управления, анализирует сигналы датчиков, характеризующих состояние оборудования, диагностирует состояние оборудования и вырабатывает сообщения для оперативного персонала и СУ вышестоящего уровня.
Развитие функциональных возможностей систем управления компонентами ГПС связано с широким применением в них микропроцессоров и запоминающих устройств большой емкости на больших и сверхбольших интегральных микросхемах (СБИС) с высоким быстродействием. Использование микропроцессоров, каждый из которых управляет, например, движением по одной координате, позволяет создать СУ с большим числом управляемых координат, что особенно важно для ГПМ, в состав которого входят многофункциональный станок, накопители инструмента и заготовок, роботизированные системы замены инструмента и заготовок. Использование ЗУ большой емкости на СБИС позволяет повысить надежность и автономность ГПМ, обеспечивая хранение большего объема управляющих программ.
198


Исполнительными устройствами СУ компонентами ГПС (см. рис. 14.4) являются приводы подач инструмента, движения рабочего стола и регулирования скорости шпинделя обрабатывающего оборудования, приводы манипуляторов и схватов роботов, приводы движения транспортных тележек, штабелеров, подвижных роботов. В качестве исполнительных устройств используются также дискретные элементы промышленной автоматики: электромагнитные и пневматические реле, гидроклапаны, пускатели, обеспечивающие включение и переключение режимов оборудования, подачу энергоносителей, включение и отключение вспомогательных систем (например, системы подачи смазочно-охлаждающей жидкости и системы уборки стружки), аварийной остановки систем.
В зависимости от назначения и типа ГПМ к приводам предъявляются разные требования по точности позиционирования, диапазону и плавности регулирования скоростей. К приводам СУ ГПМ предъявляется ряд специфических требований. Необходимо движение с большой скоростью при холостом перемещении инструмента для обеспечения минимума потерь времени на холостой ход (уменьшить потери времени можно и за счет совершенствования технологии, па- пример используя для обработки как прямой, так и обратный ход инструмента). После быстрого движения на холостом ходу необходимо обеспечить торможение и плавный подвод инструмента к обрабатываемой поверхности, т. е. закон регулирования должен обеспечивать работу системы без перерегулирования («без выбега», имея в виду системы управления механическими перемещениями). Для приводов характерна работа в большом диапазоне изменения нагрузки при сохранении независимости точности системы от нагрузки. Приводы не должны менять своих характеристик при изменении свойств среды, в которой они работают. В первую очередь они должны сохранять свои свойства при изменении внешней температуры. Для ГПМ, работающих в составе ГПС, приводы СУ должны быть особенно высоконадежными, чтобы обеспечивать работу производственного комплекс са в режиме «безлюдной» технологии.
По типу используемого энергоносителя приводы подразделяются на пневматические, гидравлические и электрические (применяются и комбинированные приводы). Каждый тип привода имеет свои преимущества 199


и недостатки и в соответствии с этим свои области применения.
В состав ГПМ или другого компонента ГПС обычно включается локальный пульт оператора (см. рис. 14.4), позволяющий контролировать его работу, управлять им в ручном или полуавтоматическом режиме при ремонте и наладке, проводить программирование методом обучения. Пульт управления оснащен устройством отображения, фиксирующим состояние УП, и устройствами, обеспечивающими управление в ручном режиме.
Ядром СУ ГПМ является ПВУ, выполненное на микроэлектронной базе и работающее с цифровой информацией. Остальные части СУ ГПМ выдают и воспринимают сигналы различной физической природы. Чтобы обеспечить взаимодействие ПВУ с другими элементами СУ ГПМ, используются устройства связи с объектами (УСО), не показанные на рис. 14.4. УСО обеспечивают преобразование непрерывных сигналов в дискретные и, наоборот, усиление и нормирование сигналов.
Основой электронной части СУ ГПМ в настоящее время становятся микропроцессоры и микроЭВМ. Обладая малыми габаритами и небольшой массой, микропроцессоры и микроЭВМ могут встраиваться непосредственно в элементы оборудования, как это делается в подвижных роботах и роботизированных тележках. Использование микропроцессоров и микроЭВМ позволяет достичь большой гибкости производственной системы, так как изменение алгоритмов работы оборудования достигается только за счет изменения программ, управляющих работой ЭВМ, что может быть сделано быстро и без больших затрат.
14.3. 	Системы управления гибкими автоматизированными участками (линиями)
Средний уровень ПАСУ ГПС — это системы оперативно-диспетчерского управления ГАУ и ГАЛ. Поскольку функции СУ ГАУ в основном подобны функциям СУ ГАЛ, в дальнейшем будем говорить только о СУ ГАУ.
СУ ГАУ реализует свои функции в основном через локальные системы управления ГПМ и другими компонентами ГПС. Основными целями работы СУ ГАУ являются максимальная загрузка обрабатываю200


щего оборудования, входящего в комплекс, и эффективное использование инструмента при обеспечении выполнения сменно-суточного задания, поступившего с верхнего уровня управления, и качества выпускаемой продукции. Достижение этих целей требует от СУ ГАУ координации работы обрабатывающего оборудования с работой АТСС, КИМ, а также с работой участков, выполняющих подготовительные и вспомогательные операции. Кроме этого, СУ ГАУ должна обеспечить требуемое работоспособное состояние оборудования за счет, например, автоматической замены износившегося инструмента, автоматической корректировки изменений параметров обрабатывающего или измерительного оборудования или подачи сигналов о произошедших изменениях диспетчерскому персоналу. При невозможности сохранить требуемое состояние оборудования СУ ГАУ должна остановить его работу.
СУ ГАУ выполняет следующие функции.
Обеспечивает программное управление процессом обработки или сборки предметов производства гибкими производственными модулями. В зависимости от функциональных возможностей локальных систем управления модулей различны функции СУ ГАУ и соответственно состав и объем управляющей информации, передаваемой от СУ ГАУ к СУ ГПМ.
СУ ГАУ совместно с СУ нижнего уровня участвует в контроле за ходом выполнения обрабатывающих, сборочных, транспортных и измерительных операций, выполняемых ГПМ. Информация об износе инструмента, изменении параметров конструкции оборудования под действием внешней среды, о выполненных операциях и т. п. из СУ ГПМ поступает в СУ ГАУ, и ЭВМ СУ ГАУ ведет расчеты корректирующих воздействий, вводит поправки в УП и в календарный план выполнения операций.
СУ ГАУ вырабатывает и передает СУ АТС запросы на перемещение грузов. В запросе определяются направление перемещения (со склада, на склад, между ГПМ) и иногда код груза или тары (контейнер, инструментальная наладка, спутник с деталью). СУ АТС обрабатывает запросы СУ ГАУ, выполняет их и пересылает сообщения в СУ ГАУ о выполнении или о невозможности выполнить запрос с указанием причин.
СУ ГАУ вырабатывает и передает запросы системы управления автоматизированным складом (СУ 201


АС) на поиск заготовок, приспособлений, собранных спутников, контейнеров, инструмента, а также на размещение этих грузов на складе. СУ АС обрабатывает запросы и после выдачи груза или перемещения груза в ячейку склада передает СУ ГАУ сообщение о выполненном запросе или о невозможности выполнения (с указанием причины). Технически СУ АС может быть реализована на базе той же ЭВМ, которая является базовой для СУ ГАУ. Тогда модель склада создается и ведется во внешней памяти ЭВМ СУ ГАУ. Но несмотря на это, СУ АС является обособленной системой, так как выполняет функционально самостоятельные задачи.
Функцией СУ ГАУ является управление работами по подготовке приспособлений и инструмента. СУ ГАУ передает через специальные пульты операторов или через терминалы ЭВМ информацию о том, какая деталь, в каком положении и на каком приспособлении должна быть установлена, и получает с пульта оператора или автоматически от специальных кодирующих устройств информацию о готовности приспособления с деталью к прохождению дальнейших операций.
СУ ГАУ фиксирует время выполнения оператором работ по сборке и разборке приспособлений и таким образом ведет учет работ операторов, подготавливая информацию для системы управления верхнего уровня.
СУ ГАУ выдает оперативному персоналу информацию о подготовке инструмента, о формировании инструментальных наладок. После контроля подготовленного инструмента на специальных установках в СУ ГАУ (автоматически или оператором) вводятся поправки, которые служат основанием для коррекции УП.
Персонал, занятый контрольно-измерительными работами на специальном, не полностью автоматизированном оборудовании (например, на координатноизмерительных машинах), передает в СУ ГАУ результаты контроля. По этой информации СУ ГАУ корректирует УП или передает сообщения диспетчеру о невозможности дальнейшей обработки партии деталей из-за возникшего брака.
СУ ГАУ ведет контроль некоторых вспомогательных систем (системы подачи смазочно-охлаждающей
202


Рис. 14.5. Информационные связи СУ ГАУ:
1 — запрос на проведение операции, управляющие программы (УП)» кадры УП, коды УП; 2 — подтверждение о приеме запроса к исполнению, данные о завершении операции, результатах контроля качества обработки и инструмента, результатах диагностического контроля оборудования, аварийных остановках оборудования; 3 - данные об отклонениях измеряемых величин от установленных значений, диагностические сообщения и сообщения о выходе оборудования из строя; 4 - коды станции загрузки и разгрузки, данные о виде груза; 5 - сообщение о выполненной операции или о невозможности ее выполнения с указанием причин и сообщение о состоянии транспортной системы; 6 - запросы на обслуживание, коды типа операции (загрузка или выгрузка), груза, типа тары, станции загрузки (выгрузки), запросы на информацию о состоянии склада; 7 — сообщения о приеме запроса на обслуживание, об исполнении запроса или невозможности выполнить запрос с указанием причин, диагностические сообщения о состоянии склада, ответы на запросы о состоянии склада; 8 — сообщение о нахождении транспортного средства на станции загрузки (выгрузки); 9 — сообщение о конце цикла загрузочных (разгрузочных) работ; 10 - запрос на проведение диагностического измерения; 11 — запрос к СУ ГАУ на срочное обслуживание диагностической аппаратуры, сообщение о состоянии оборудования или значении контролируемого параметра; 12 - контролируемые параметры; 13 - управляющие воздействия; 14 — запрос на проведение операции (код, тип операции, предмет производства, приспособление и др.); 15 — сообщение о выполнении операции или о невозможности ее выполнения с указанием причин; 16 — сообщения о сбоях в системе, информация по запросам; 17 - указания СУ ГАУ об изменениях алгоритмов управления, запросы на информацию
жидкости, удаления стружки), а в ряде случаев управляет их работой.
Важной функцией СУ ГАУ является обеспечение взаимодействия с диспетчерским персоналом ГАУ. На пульт диспетчера в реальном масштабе времени 203


выводится информация о работе отдельных модулей, о выходе оборудования из строя, о сбоях в системе управления для принятия оперативных мер. СУ ГАУ обеспечивает диспетчеров в запросно-ответном режиме информацией о ходе производственного процесса в ГАУ, о состоянии оборудования и систем управления, о запасах на складе.
В СУ ГАУ готовятся учетно-отчетные данные для передачи на верхний уровень управления (в АСУП): массивы информации, содержащие данные о выполнении плана по выпуску продукции, о работе операторов, о загрузке оборудования, о качестве продукции, статистические данные по результатам диагностического контроля работы оборудования.
Поскольку описанные здесь основные функции СУ ГАУ реализуются только при взаимодействии с СУ нижнего и верхнего уровней, то в процессе работы ГПС идет постоянный обмен информацией СУ ГАУ с другими уровнями управления ПАСУ ГПС и с оперативно-диспетчерским персоналом ГАУ. Схема обмена информацией и содержание информационных потоков представлены на рис. 14.5. Следует заметить, что системы управления ГПМ в ряде случаев обмениваются информацией между собой (на рис. 14.5 показаны информационные потоки между СУ АТС и СУ АС).
Вопросы организации информационного обмена между СУ компонентами ГПС требуют специальной проработки. Вид представления сигналов в локальных системах зачастую различен в связи с применением разнообразных технических средств. Иногда сигналы различаются даже на физическом уровне. В том случае, если локальные устройства управления выполняются на базе мини- или микроЭВМ с физически однотипными сигналами, встают вопросы согласования форматов данных и команд разных ЭВМ.
Вопросы увязки информационных сигналов разных систем управления в ПАСУ ГПС решаются аппаратно и программно.
14.4. 	Интегрированные системы управления ГПС
Создание гибких производственных систем предоставляет предприятиям большие технические возможности в обновлении номенклатуры продукции, в ускорении научно-технического прогресса, в повышении уровня 204


загрузки оборудования, в сокращении затрат живого труда, в существенном повышении эффективности производства. Но технические возможности ГПС могут дать полный эффект только в том случае, если и система управления предприятием будет обладать такой же гибкостью, как оборудование ГПС. Для этого может потребоваться существенная перестройка управления предприятием с целью повышения его динамических и адаптивных свойств.
Одно из основных направлений резкого повышения качества управления — внедрение вычислительной техники как для замены ручного труда инженеров и администраторов, так и для более эффективного решения конструкторских, технологических и экономико-организационных задач. Это направление связано с созданием на базе средств вычислительной техники автоматизированных систем управления.
Большая часть АСУ, внедренных на предприятиях, решает локальные задачи автоматизации отдельных технологических процессов, отдельных видов управленческой деятельности, отдельных функций управления. Такой подход нежелателен при автоматизации предприятий, нс имеющих ГГ1С, и совершенно неприемлем в условиях внедрения гибких производственных систем.
Создание ГПС объективно требует повышения уровня организации производства. Для обеспечения эффективности ГПС необходим высокий уровень загрузки технологического оборудования основными операциями (до 80—85 %). Большинство современных машиностроительных предприятий оснащено универсальным оборудованием, степень загрузки которого основными операциями в несколько раз меньше, что снижает требования к качеству управления. Работа в условиях ГПС требует большой организованности всего производства. Система управления предприятием должна обеспечить своевременную поставку для ГПС заготовок, инструмента, управляющих программ, комплектующих изделий, материалов, приспособлений.
На новый, более совершенный уровень следует поднять качество производственного планирования. Например, в существующих системах оперативно-производственного управления планирование ограничивается выдачей объемно-номенклатурных заданий производственным участкам, бригадам или цехам, а для 205


ГПС необходим план-график, определяющий временную последовательность выполнения операций по всем партиям, а иногда и по отдельным предметам производства и по всей номенклатуре оборудования ГПС, т. е. необходимо составление расписания работ, обеспечивающего максимальную загрузку оборудования и выпуск в установленные договорами сроки всей номенклатуры готовых изделий.
Оборудование ГПС может обеспечить быстрый переход на выпуск более совершенных, новых видов изделий. Но для реализации этих возможностей необходимо столь же гибко решать комплекс вопросов технической подготовки производства (ТПП) новых изделий. Необходимо ускорить процесс разработки конструкции изделий, обеспечив максимальную приспособленность изделия к изготовлению в условиях автоматического производства, необходимо ускорить разработку технологических процессов изготовления изделий, включая разработку приспособлений, инструмента.
Автоматизированное производство предъявляет свои, более широкие и строгие требования к ТПП, Например, могут потребоваться: разработка автоматически сменяемых схватов для промышленных роботов; минимизация номенклатуры используемого инструмента, с тем чтобы вести обработку на минимальном числе станков с минимальным количеством передач заготовок между оборудованием; решение вопросов о количестве проходов при механической обработ-» ке для обеспечения заданного качества обработки, минимального технологического времени при эксплуатации инструмента без подналадки. ТПП в условиях ГПС должна заканчиваться разработкой программ управления автоматическим оборудованием.
При быстрой перестройке производства должны оперативно решаться все экономико-организационные вопросы: материально-технического снабжения, кооперации, финансирования, установления цен и др.
Повышенные требования к системе управления предприятием и к инженерному труду в условиях ГПС без значительного роста административно-управленческого и инженерного персонала могут быть реализованы только при комплексном и широком внедрении вычислительной техники на предприятии, т. е. при создании интегрированных автоматизирован-» ных систем управления.
206


Важнейший аспект интеграции автоматизированных систем в условиях ГПС — это функциональная интеграция. Различные подсистемы ПАСУ, системы управления различных уровней, системы управления одного уровня, но локализованные в разных подразделениях или на разном технологическом оборудовании, должны работать на общую цель по взаимосвязанной системе критериев. Целью системы управления является обеспечение высокой эффективности использования производственных мощностей, в первую очередь дорогостоящего автоматизированного оборудования, что предопределяет (в качестве целей более высокого уровня) выпуск максимального количества необходимых народному хозяйству изделий наилучшего качества при минимуме затрат.
На достижение этих целей должна быть направлена автоматизация задач управления на всех стадиях создания изделий новой техники. Разработка тактико-технических требований, технического задания на изделие и выбор основных принципиальных решений по конструкции изделия обеспечиваются автоматизированными справочными системами научно-технической информации, создаваемыми в отраслях, в головных ПИИ и в научно-производственных объединениях. Уже на стадии принятия основных проектных решений надо иметь в виду изготовление изделий в условиях высокоавтоматизированного производства.
Разработка конструкции изделия должна вестись сразу в соответствии с требованиями технологии ГПС, т. е. в соответствии с требованиями групповой технологии и использования автоматического оборудования. Разработка технологии изготовления изделия в условиях ГПС должна вестись комплексно, т. е. включать разработку режимов обработки деталей, сборки узлов и изделия, разработку инструмента и приспособлений с учетом особенностей оборудования, имеющегося на предприятии. При разработке технологии изготовления изделий для ГПС требуется большая глубина системного анализа производства.
Например, привязку технологических операций к оборудованию (а соответственно разработку технологических маршрутов и управляющих программ) следует вести с учетом загрузки оборудования изготовлением изделий, уже освоенных производством и включенных в производственную программу, с тем чтобы на стадии ТПП не создавать предпосылок для 207,


появления узких мест в производстве. Разработка технологических процессов должна заканчиваться автоматической выдачей технологической документации (если производство не переведено на безбумажную технологию управления), автоматизированной разработкой и выдачей из ЭВМ управляющих программ для изготовления изделия, оснастки и инструмента на автоматическом оборудовании.
На втором примере покажем необходимость функциональной интеграции задач управления. Планирование производства начинается с выбора оптимальной номенклатуры продукции, позволяющей обеспечить максимальную загрузку оборудования на предприятии. В первую очередь максимально должно загружаться дорогостоящее оборудование в составе гибких автоматизированных участков и линий. При этом обеспечивается минимизация производственных затрат, улучшается качество продукции и достигаются другие рассмотренные выше технико-экономические цели производства. Но планировать 100 °/о-ную загрузку мощностей нельзя. Всегда следует оставлять резерв, учитывающий невозможность полной загрузки оборудования при составлении расписания выполняемых работ. Составление календарного плана работ проводится также по критерию максимума загрузки оборудования и тоже требует сохранения некоторого резерва на случай сбоев в производстве по вине оперативного персонала или по техническим причинам. Календарный план реализуется автоматизированной системой оперативного (диспетчерского) управления ГПС, которая должна обеспечивать полную загрузку оборудования. При этом в систему заложена возможность коррекции календарного плана, а при больших и накапливающихся корректировках календарный план должен пересчитываться начиная с любого момента времени. Система оперативного управления ведет автоматический учет работы оборудования и выполненных работ и обеспечивает, таким образом, сбор статистических данных, па основании которых возможна коррекция нормативов планирования (например, запасов мощностей на первых укрупненных стадиях планирования). Таким образом, только создание интегрированной автоматизированной системы производственного планирования и оперативного управления позволяет обеспечить бесперебойную и эффективную работу ГПС.
208


АСУП
СУ ГАП,
СУ ГПК
СУ ГПМ
Рис. 14.6. Структура ИАСУ ГПС*
подсистемы: ОЭУ — организационно-экономического управления; ОТУ — организационно-технического управления; ОУГ1 — оперативного управления производством (ОУОП — основным и ОУВП - вспомогательным производством); комплексы: ОН — оперативного планирования; ДУ - диспетчерского управления; ПУ — производственного учета; САПР-О (САПР оснастки); САПР-И (САПР инструмента); УТПП — экономико-организационная часть ЛСТПП ; ГАЦ - гибкий автоматизированный цех
На рис. 14.6 представлена структура ИАСУ ГПС с выделением подсистем верхнего уровня управления производством. Применительно к условиям ГПС функциональные подсистемы следует разбить на две большие группы:
подсистемы экономико-организационного управления предприятием, обеспечивающие различного вида ресурсами и обслуживанием основной производственный процесс и высокую экономическую эффективность деятельности всего предприятия за счет
209


комплексного решения задач планирования, учета, контроля и оперативного управления;
подсистемы технико-организационного управления, обеспечивающие разработку, запуск в производство и производство изделий.
В подсистему управления технической подготовкой производства включена система автоматизированного проектирования конструкции (САПР-К), хотя далеко не каждое предприятие ведет самостоятельную разработку новой техники. Конструкции чаще разрабатываются в научно-исследовательских и проектных организациях.
Систему автоматизированного проектирования технологии (САПР-Т) изготовления изделий должно иметь каждое предприятие, внедрившее ГПС, поскольку состав технологического оборудования на предприятиях различен и единая технология, разработанная в проектной организации, не сможет удовлетворить любое предприятие. В составе САПР-Т предполагается наличие системы автоматической подготовки управляющих программ (САП) для автоматизированного оборудования, а также системы автоматической выдачи технологической документации (в том числе для вспомогательных производств). САПР должна обеспечивать не только автоматизированную разработку технологии изготовления изделий, но также разработку конструкций и технологий изготовления всех приспособлений и инструментов, необходимых для выпуска изделия.
Большая часть подсистем верхнего уровня функционально и информационно связана с системами управления среднего уровня, т. е. с СУ ГАУ.
Подсистема управления технической подготовкой производства (УТПП) выдает для СУ ГАУ и для СУ нижнего уровня управляющие программы. Подсистема оперативного управления производством (ОУП) разрабатывает календарные планы ГПС и передает их для исполнения на средний уровень управления. При запросе из СУ ГАУ подсистема ОУП пересчитывает оперативно-календарный план ГПС и передает новый вариант СУ ГАУ. При этом пересчитывается задание вспомогательным участкам, подготавливающим инструмент, приспособления, обрабатывающим базовые поверхности.
Комплекс задач технико-экономического планирования (ТЭП) выполняет расчет объемно-календарных 210


ii i.iiioB производства, являющихся основой для опе- l>;i гивно-календарного планирования. В качестве базы планирования комплекс ТЭП использует отчетные данные о выполнении производственного задания, поступающие из СУ ГАУ. Бухгалтерский учет строится в некоторой своей части на данных производственного учета, который автоматически ведет СУ ГАУ.
При наличии автоматизированных складов необходимый для работы подсистемы управления материально-техническим снабжением (УМТС) учет движения материалов, комплектующих изделий и полуфабрикатов ведется автоматически на нижнем уровне управления, а итоговые данные в регламентном режиме передаются в АСУП.
Подсистемы управления трудом и заработной платой (УТЗП) и управления качеством продукции (УКП) используют информацию, накапливаемую в СУ ГАУ о работе оперативного персонала, о качестве продукции и качестве обслуживания основного производства.
Из вышесказанного следует, что ИАСУ ГПС — это иерархическая многоуровневая система управления производством дискретного характера, обеспечивающая автоматизацию всех управленческих функций, инженерных работ и управления производственным процессом, основанным на высокоавтоматизированном оборудовании, и позволяющая за счет быстрой перестройки наладить эффективное производство продукции малыми партиями по заказам потребителей и ускорить освоение выпуска новых изделий.
Работа ИАСУ ГПС обеспечивается созданием и функционированием разветвленного комплекса технических средств управления (КТСУ). Укрупненная структурная схема КТСУ ГПС представлена на рис. 14.7.
Рассмотренные выше функциональные задачи управления на разных уровнях ИАСУ ГПС требуют разной мощности процессоров, разного объема оперативной и внешней памяти ЭВМ. Тип ЭВМ и другие компоненты КТСУ выбираются исходя из сложности обработки и объемов передаваемой и хранимой информации. Основным критерием выбора является минимизация затрат на КТСУ.
На верхнем уровне управления (на уровне АСУП) применяются средние по производительности универсальные ЭВМ (семейства ЕС). Автоматизиро-
211


Рис. 14.7. Структура комплекса технических средств ГПС:
Ад — адаптеры межмашинной связи; УЧПУ — устройства числового программного управления; УСО — устройства связи с объектом
ванные рабочие места конструктора (АРМ-К) и технолога (АРМ-Т) оснащаются мини- и микроЭВМ, работающими в режиме интеллектуальных терминалов ЕС ЭВМ. На ЕС ЭВМ для САПР решаются сложные задачи конструкторских расчетов и создаются автоматизированные банки данных конструкторской и технологической документации. АРМ обеспечивает диалог с инженерами и распечатку технической документации.
212


Средний уровень управления оснащается мини-ЭВМ (семейства СМ), имеющими достаточно полыиое быстродействие и внешние запоминающие устройства на жестких дисках, используемые для хра- нения управляющих программ.
Нижний уровень управления оснащается мик- роЭВМ и специализированными устройствами число* вого программного управления, построенными на базе микропроцессоров.
Терминальные устройства в виде дисплеев, элек- I ромеханических устройств ввода-вывода информации, специальных пультов связывают ЭВМ всех уровней с оперативным и диспетчерским персоналом ГПС, с управленческим и инженерным персоналом предприятия.
В соответствии с рис. 14.7 функциональные задачи управления ГПС распределены по различным взаимодействующим ЭВМ. Это вызывает необходимость создания на предприятии локальной сети передачи и обработки информации. Для создания сети ЭВМ используются специальные устройства — мультиплексоры, адаптеры межмашинной связи, а при большом удалении ЭВМ друг от друга—устройства передачи данных (устройства защиты от ошибок, модемы). Передача данных между ЭВМ обеспечивается разработкой для этих целей специального программного обеспечения. Проблемы создания локальной вычислительной сети преодолимы, и их решение дает неоспоримые преимущества.
Распределение задач управления по различным техническим средствам существенно повышает стабильность и надежность работы всей производственной системы. Выход нз строя одного элемента системы управления не влечет за собой остановки всего производства. Прекращаются только те производственные процессы, которые находятся под непосредственным управлением неисправной ЭВМ. Работа остальных частей системы продолжается. Для обеспечения локализации сбоев в системе управления необходимо, чтобы ее элементы обладали значительной степенью автономности.
В условиях перехода к «безлюдной» технологии ко всем элементам систем управления ГПС предъявляются повышенные требования по надежности. Время наработки на отказ компонентов ГПС должно достигать тысяч часов.


Глава 15
СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
15.1. 	Общие понятия и классификация САПР
Проектирование представляет собой процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта или процесса.
Основой проектирования является задание в виде первичного описания объекта, алгоритма его функционирования или алгоритма процесса. Процесс проектирования заключается в преобразовании первичных описаний, оптимизации заданных характеристик объекта (процесса) и алгоритмов функционирования. Результатом проектирования является проект, представляющий собой совокупность проектных документов, выполненных по заданной форме и отражающих проектные решения на промежуточных или конечных стадиях проектирования.
Различают неавтоматизированное и автоматизированное проектирование. При неавтоматизированном проектировании представление описаний, преобразование описаний и алгоритмов осуществляет человек.
Проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта, алгоритма его функционирования, алгоритма процесса, а также представления описаний на различных языках осуществляются взаимодействием человека и ЭВМ, называется автоматизированным. Для реализации таких проектных процедур создаются системы автоматизированного проектирования.
САПР — комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователем системы), выполняющих автоматизированное проектирование.
Системы автоматизированного проектирования классифицируются по ряду признаков. По типу объект та проектирования различают следующие САПР: ;
214


изделий машиностроения и приборостроения; технологических процессов в машиностроении и приборостроении;
объектов строительства; химических процессов; радиоэлектроники;
организационных систем и т. д.
Следующим классификационным признаком САПР является уровень автоматизации, т. е. количество автоматизированных проектных процедур от общего их количества. По этому принципу различают САПР низкоавтоматизированного проектирования (до 25 %); САПР среднеавтоматизированного проектирования (от 25 до 50%), САПР высокоавтоматизированного проектирования (свыше 50 % и обязательное применение методов многовариантного оптимального проектирования).
По количеству автоматизируемых этапов проектирования различают одноэтапные САПР, многоэтапные САПР и комплексные САПР.
По характеру выпускаемых проектных документов различают САПР:
текстовых и графических документов, выполненных на бумаге;
документов на машинных носителях (перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, диски);
документов на фотоносителях (микрофильмы, микрофиши, фотошаблоны).
15.2. 	Цели, назначение и основные задачи САПР
Целями создания систем автоматизированного проектирования являются:
повышение производительности и качества инженерно-технического труда при проектировании различного рода объектов и изделий;
создание системной технологии процесса проектирования, включающей взаимосвязанные процессы проектирования объекта, технологии его производства, инструмента и оснастки, управляющих программ для станков с ЧПУ и обрабатывающих центров с использованием средств вычислительной техники;
улучшение параметров проектируемых объектов (процессов);
улучшение технико-экономических показателей последующей эксплуатации проектируемых объектов и процессов;
215


экономия ресурсов в процессе изготовления объектов;
сокращение сроков разработки проектов.
Улучшение параметров проектируемого объекта и технико-экономических характеристик последующей эксплуатации достигается за счет использования методов оптимизации, моделирования, проведения технико-экономического анализа вариантов.
САПР можно рассматривать как инструмент для проектировщика, предназначенный для создания условий эффективного сочетания творческих возможностей человека с техническими возможностями, присущими ЭВМ. САПР позволяет проектировщику использовать в процессе проектирования математические модели, реализовать синтез оптимальных решений, формировать промежуточные проектные и конструкторские решения на видеотерминальных устройствах, производить корректировку и анализ этих решений с помощью машинных методов, осуществлять машинное изготовление проектно-конструкторской и сметной документации, реализовать сбор, обработку и накопление информации о проектируемых объектах с целью дальнейшего их совершенствования и использования в качестве аналогов.
Основные функциональные возможности САПР (рис. 15.1):
математическое моделирование и синтез оптимальных структур, проектируемых объектов и режимов их функционирования;
расчеты основных параметров, объектов технологических схем, конструктивных элементов, технологических процессов;
преобразование математических моделей в графическое отображение, и наоборот;
представление пользователю-проектировщику возможностей ведения процесса проектирования в режиме диалога;
автоматизация получения проектно-сметной документации.
На основных стадиях проектирования САПР используется в следующих направлениях:
1. 	Стадия технико-экономического обоснования: поиск аналогов и анализ возможности их использования;
экономические расчеты по возможным направлениям проектных решений;
216


Рис. 15.1. Функциональные возможности САПР


оценка патентной чистоты и конкурентоспособности возможных проектных решений.
2. Стадия технического задания:
моделирование основных параметров и технологии функционирования с целью их оптимизации;
определение допустимой области модификации изделия (целесообразность создания «семейства» изделий).
3. Стадия технического проекта:
моделирование функциональной структуры объекта и технологии функционирования;
технико-экономическая оценка принимаемых решений;
поиск аналогов составных элементов;
графическое моделирование в многомерном пространстве основных проектных и компоновочных решений;
разработка проектно-конструкторской документации.
4. Стадия рабочего проекта: разработка рабочих чертежей; поиск нормативных данных;
поиск стандартных унифицированных узлов и деталей;
проектирование технологии производства; проектирование оснастки и инструмента; разработка программ для станков с ЧПУ и обрабатывающих центров;
составление спецификаций, норм расхода ресурсов.
Анализ результатов испытаний и эксплуатации объекта может вызвать необходимость внесения изменений в проектную документацию.
Многообразие факторов, характеризующих поведение объекта (изделия) в период эксплуатации, не всегда позволяет однозначно увязать эти факторы с конструктивными, технологическими или другими параметрами. Внесение изменений в этих случаях основывается на многофакторном анализе, моделировании условий функционирования, проведении направленных статистических экспериментов и т. п., осуществление которых возможно только в условиях человеко-машинной системы, располагающей данными о конструктивных, технологических и функциональных параметрах исследуемых объектов (изделий), 218


Такими человеко-машинными системами и являются САПР.
САПР может использоваться при модернизации изделия в следующих направлениях:
моделирование и технико-экономическая оценка вариантов моделирования;
внесение корректировок в рабочую документацию; корректировка спецификации, норм расхода ресурсов;
корректировка программ для станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, транспортных систем.
Следует отметить, что наиболее широко САПР используется на стадиях технического и рабочего про-* оптирования, которые различаются степенью детализации и глубинной проработки.
По уровням детализации процесс проектирования в САПР можно представить последовательностью этапов.
Первый этап — синтез неформального описания обобщенной модели конкретного объекта.
При создании объекта необходимо иметь представление о возможных его модификациях, т. е. о возможностях или необходимости создания «семейства». Рассмотрение «семейства» как системы объектов (изделий) одного вида нс только облегчает процесс проектирования, но и создает базу для унификации узлов и деталей, унификации технологии производства, инструмента, оснастки.
Формализация в данном случае заключается в преобразовании неформального описания обобщенной модели в схему и набор алгоритмов, обладающих повышенной наглядностью, обозримостью. Формальное описание может сопровождаться комментарием на естественном языке и осуществляется пользователем.
Второй этап — решение задачи синтеза технологического процесса, протекающего в изделии, и выбор параметров управления протекающими процессами (для объектов и изделий, имеющих технологическое назначение). На этом уровне детализации происходит сопоставление технологии протекающих процессов с составом и связью функциональных частей и закладываются основы выбора оборудования или определения конструктивных параметров изделия. Для конструируемых изделий начинается переход от абстрактной математической модели к основным конструктивным характеристикам и некоторым 219


представлениям о технологии производства, для чего должна четко прослеживаться связь «конструкция — технология», а в САПР должны быть зафиксированы ограничения на технологию производства.
Последующие уровни детализации:
разработка, компоновка и расчеты конструктивных элементов узлов и связующих конструкций;
компоновка и дизайн;
формирование конструктивной и технологической документации;
составление спецификаций на материалы, оборудование, комплектующие изделия на основе норм затрат (в том числе трудовые затраты по технологическим переделам, затраты оборудования и т. д.);
формирование норм затрат труда.
Для проектируемых объектов решается задача размещения оборудования, основных и вспомогательных коммуникаций с выпуском рабочих чертежей для производства строительно-монтажных работ и смет.
15.3. 	Структура и состав САПР
Основными звеньями внутренней структуры САПР, как и любой автоматизированной системы, являются подсистемы. Подсистемой САПР называется выделенная по некоторым функциональным и организационным признакам часть САПР, которая обеспечивает получение законченных проектных решений и соответствующих проектных частей документов.
Различают объектно-ориентированные и объектнонезависимые (инвариантные) подсистемы. Объектно- ориентированная подсистема осуществляет проектирование некоторого конкретного объекта или класса конкретных объектов на определенных стадиях проектирования. Инвариантная подсистема не зависит от особенностей проектируемого объекта.
Подсистема САПР любого вида состоит из компонентов. Компонентом САПР называется элемент подсистемы САПР, выполняющий определенную функцию. Объединение компонентов подсистемы реализует полностью ее целевую функцию.
Обеспечение САПР представляет собой средства, использование которых позволяет реализовать компоненты САПР с последующим объединением их в подсистемы, а затем и систему в целом.
220


Состав средств обеспечения САПР традиционный, как и для всех автоматизированных систем: информационное обеспечение; техническое обеспечение; математическое и программное обеспечение; лингвистическое обеспечение; методическое обеспечение; организационное обеспечение.
Информационное обеспечение (ИО) САПР содержит все данные, необходимые для проектирования. Прежде всего сюда относятся документы, содержащие описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, государственные и отраслевые стандарты, нормативные и директивные документы. САПР имеют свои специфические особенности, предопределяющие как структуру и состав ИО, так и взаимодействие ИО с компонентами САПР и непосредственно с проектировщиками.
Прежде всего современные процессы проектирования требуют оперирования большими объемами информации, причем большая часть этой информации предназначена для просмотра и анализа, т. е. непосредственно в технологических процессах формирования проектных решений эта информация не участвует, се назначение заключается в стимулировании умственной деятельности специалистов, целенаправленности в выборе стратегических направлений разрешения проблемы, сформулированной в целевой установке на НИР и проектирование. Кроме того, работа с информацией помогает специалисту просмотреть, проанализировать и оценить те решения, которые уже были сделаны в данной проблеме. Как правило, эта информация является научно-технической и описательной по своему характеру. Ее источниками являются рефераты, статьи, монографии, научно-технические отчеты, патентная литература, официальные документы и т. д. По форме эта информация в основном текстовая, по содержанию — смысловая, по характеру использования в проектировании — справочнобиблиографическая. Ее объемы, перечень наименований весьма значительны. При автоматизации полностью переносить в ЭВМ справочно-библиографическую информацию нецелесообразно. Имеет смысл в этом случае использовать традиционные информационно-поисковые системы, в которых в памяти ЭВМ хранится систематизированный библиографический указатель с набором аннотаций, содержащих краткие сведения и ссылку на первоисточник в виде 221


традиционного бумажного документа, книги, журнала, микрофиши или микрофильма.
Вторую, весьма значительную группу информации составляют проектные материалы по тем решениям, которые ранее были сделаны в рассматриваемой проблеме. Речь идет о подборе и анализе возможности использования аналогов в проектных решениях различных разделов проекта по компонентам проектируемого объекта, уровней детализации (блоки, узлы, элементы, материалы и т. д.). Проектные материалы содержат каталоги, справочники, наборы типовых проектных решений, индивидуальные проекты аналогичных объектов проектирования. Проектные решения представляются пояснительными записками, чертежами, схемами, сметами и различными ведомостями и спецификациями. Этот вид информации в большой степени может быть формализован в виде таблиц и моделей описания чертежей и схем с целью хранения этих данных в ЭВМ.
Следующая группа информации представляет собой нормативно-технические документы, непосредственно участвующие в технологическом процессе проектирования и конструирования. Информация этой группы условно может быть разбита на три части: стандарты (государственные, республиканские, отраслевые, предприятия); нормы, нормативы, ценники; инструктивные материалы (инструкции, руководства, рекомендации).
Основополагающим элементом информационного обеспечения общесистемного назначения является описание проектируемого объекта. В эту модель в качестве составных элементов входят: структурная модель, параметрическая модель, модель качественных признаков, показатели функционирования объекта.
Последняя составляющая информационного обеспечения САПР представляет собой накапливаемые законченные проектные решения на всех этапах разработки проекта. Эта информация такова, что из нее может быть получен весь комплекс проектных документов, предусмотренных нормативными правилами и соответствующими стандартами.
Техническое обеспечение САПР представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств (рис. 15.2).
Компонентами технического обеспечения САПР являются ЭВМ с развитой периферией, куда относят222


ся широкий набор специальных устройств ввода информации в ЭВМ (цифровой, текстовой, графической); средства передачи данных, средства отображения (дисплеи, графопостроители, печатающие устройства); средства организационной техники, измерительные и другие устройства, которые обеспечивают функционирование соответствующих подсистем САПР.
Компоненты технического обеспечения должны создаваться на базе серийных средств вычислительной
Рис. 15.2. Комплекс технических средств САПР
техники общего назначения, автоматизированных рабочих мест, специализированных технических средств, если их применение технически и экономически оправдано.
Процесс проектирования имеет творческие элементы, которые предопределяют, что использование ЭВМ не заменяет интеллектуальные мыслительные процедуры, присущие человеку, а лишь способствует усилению его творческого потенциала, являясь инструментом, который проектировщик применяет по своему усмотрению. Следовательно, наиболее предпочтительным является такой режим эксплуатации ЭВМ, при котором проектировщик сам определяет потребности в ЭВМ во времени и в функциональном плане. Это означает, что между ЭВМ и пользователем-проектировщиком не должно быть технических посредников, а следовательно, должен быть организован интерактивный режим, который обеспечивает участие
223


пользователя непосредственно в процессе проектиро< вания и делает гибкой саму САПР. Техническими средствами, обеспечивающими интерактивный режим, являются алфавитно-цифровые и графические дисплеи.
Требование интерактивного режима приводит к необходимости располагать устройства ввода-вывода информации непосредственно на рабочих местах пользователя. Однако, как правило, мощная ЭВМ, находящаяся на вычислительном центре, не позволяет выносить на значительные расстояния комплекс внешних устройств. Удаление последних требует создания абонентских пунктов с привлечением дополнительных технических средств, линий связи.
За последние годы достижения микроэлектроники и технических средств предоставили возможность использования мини- и микроЭВМ небольших габаритов и стоимости и обладающих устойчивыми характеристиками по надежности, быстродействию и памяти. Начиная с 70-х годов производят технические комплексы на базе мини-ЭВМ, получившие название автоматизированных рабочих мест (АРМ).
АРМ проектировщика в САПР — это комплекс технических средств, состоящий из малой ЭВМ и внешних устройств, в том числе диалоговых и графических, находящихся в непосредственном распоряжении группы пользователей. АРМ проектировщика позволяет решать проблемно-ориентированный комплекс задач в автономном режиме или в режиме взаимодействия с центральной ЭВМ.
АРМ проектировщика эксплуатируется ограниченной группой пользователей, причем по решаемым задачам (программному обеспечению) и техническим средствам они подразделяются на специализирован-’ ные и универсальные. Следует отметить, что универсальность в применении к ним трактуется иначе, чем в применении к большим ЭВМ, па которых можно решать широкий спектр задач. В настоящее время достаточно четко определены области применения АРМ проектировщика. Так, в радиоэлектронике и приборостроении они используются для разработки и анализа принципиальных схем, проектирования фотошаблонов, конструирования узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Эти системы широко используются для разработки чертежей изделий, технологических процессов, оснастки и управляющих 224


программ для станков с ЧПУ в отраслях машиностроения.
АРМ проектировщика, используемые в САПР, комплектуются на базе системы малых ЭВМ. В семейство малых ЭВМ входят как устройства, образующие собственно вычислительную машину, так и разнообразные внешние устройства. СМ ЭВМ построена как агрегатная система, которая позволяет компоновать комплексы с различным составом оборудования и возможностью замены одного устройства другим.
Для расширения возможностей в этих системах вводится устройство связи, которое позволяет дополнительно подключить до 19 нагрузок. Это устройство позволяет связать мини-ЭВМ с центральной ЭВМ САПР.
В составе АРМ используются также адаптеры дистанционной связи, которые позволяют удалять внешние устройства от СМ на расстояние до 500 м.
Графопостроители предназначены для изготовления чертежей, схем, графиков на бумаге. Они различаются принципом действия (электромеханические, электрохимические, электротермические) и конструкцией (планшетные, рулонные). В основном используются электромеханические графопостроители, которые дают хорошее качество линий, используют обычную бумагу и получают большие размеры чертежа.
Графические устройства ввода предназначены для ввода в ЭВМ чертежей в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Наиболее широко применяются полуавтоматические устройства (автокодировщики), которые не предъявляют особых требований к вводимому чертежу, но требуют участия в процессе ввода человека. Основные устройства автокодировщика — планшет, регистрирующий орган, устройство управления.
На планшете размещается кодируемый чертеж, С помощью регистрирующего органа пользователь производит указание опорных точек элементов или обводку кривых. Значения регистрируются магнитным способом. Эти сигналы передаются устройству управления, преобразуются в последовательный цифровой код и записываются в ЭВМ либо вводятся на перфоленту. Алфавитно-цифровая клавиатура позволяет вводить символы чертежа. Пульт управления организует процесс кодирования: ввод обозначений элементов, типов линий, проведение преобразований и т. д.
8 Зак. 603
225


Графические дисплеи являются основным рабочим местом проектировщика по реализации функции ввода-вывода. С дисплея проектировщик вводит задание на выполнение программы, исходные данные (число, текст, графические изображения), команды изменения изображений. На дисплей выводятся сообщения, результаты в виде чисел, текста, изображений. В состав дисплея входят технические средства, ориентированные на пользователя: экран и устройство ввода (клавиатура, световое перо, устройство управления экранным маркером, планшеты кодирования). Клавиатура имеет как алфавитно-цифровые, так и функциональные клавиши. Световое перо содержит фотоэлемент и усилитель сигнала. Оно захватывает экранный маркер и перемещает в нужную позицию, затем это положение фиксируется нажатием кнопки. Таким образом проектировщик строит изображения новых элементов, задавая их опорные точки.
Вышеуказанные типы устройств входят в состав АРМ, серийное производство которых в нашей стране было начато с 1976 г. в двух вариантах: АРМ-Р и АРМ-М. В настоящее время выпускаются АРМ второго поколения (АРМ-2), в которых устранены недостатки, присущие АРМ первого поколения. Комплексы второго поколения имеют проблемную ориентацию. Так, АРМ2-01 и АРМ2-06 используются в основном в качестве терминалов центральной ЭВМ в САПР РЭА; АРМ2-02 — в машиностроении для проектирования деталей, технологии их изготовления, инструмента и оснастки; АРМ2-03 — в САПР РЭА для разработки управляющих программ к станкам с ЧПУ; АР/М2-04 — для разработки и редактирования текстовой документации; АРМ2-05 — для формирования и отладки управляющих программ микропроцессорных устройств.
Математическое обеспечение САПР представляет собой совокупность математических методов, математических моделей и алгоритмов, необходимых для проектирования. Программное обеспечение САПР — совокупность машинных программ, которые имеют общее и прикладное назначение.
Компонентами общего программного обеспечения являются операционные системы, различные трансляторы с алгоритмических языков, системы управления базами данных для создания и взаимодействия с информационным обеспечением, а также программы, 226


обеспечивающие нормальное функционирование технического комплекса САПР.
Прикладное программное обеспечение представляет собой реализацию прикладных математических моделей, а также пакетов прикладных программ, предназначенных для получения конкретных проектных решений.
Методическое обеспечение САПР — совокупность документов, устанавливающих состав, правила отбора п эксплуатации средств обеспечения автоматизированного проектирования.
Организационное обеспечение САПР — совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации и ее подразделений, связи между ними, их функции, а также форму представления результатов проектирования и порядок рассмотрения проектных документов.
Лингвистическое обеспечение САПР — совокупность языков проектирования, включая термины и определения, правила формализации естественного языка и методы сжатия и развертывания текстов.
15.4. 	Организация разработки САПР
Организация работ по разработке САПР — проблема, которая ориентирована непосредственно на руководителя. Это объясняется тем, что САПР предназначены для использования на рабочих местах. Только в этом случае они дают значительный эффект. В настоящее время наибольший объем проектных и конструкторских работ сосредоточен в НИИ и проектно-конструкторских организациях. С целью создания эффективных систем в этих организациях необходимо организовать четкое взаимодействие разработчиков САПР со специалистами по проектированию. Это требование вытекает из того, что САПР является инструментом, применяя который на различных этапах проектирования, повышают качество проектов, сокращают общее время разработки проекта. Руководитель проектной организации при разработке САПР должен предусмотреть систему мер по реализации взаимодействия разработчиков системы и проектировщиков на всех стадиях ее создания и внедрения. Особо важное значение имеет это взаимодействие при разработке объектно-ориентированных подсистем, учитывающих 8*
227


особенности проектируемого объекта, технологию его изготовления.
Для проведения единой технической политики по САПР в проектных организациях в отрасли назначается головная организация из числа ведущих НИИ или проектно-конструкторских организаций, а также главный конструктор по ее созданию в отрасли.
Основное назначение головной организации по САПР — координация всех работ по автоматизации проектирования в отрасли, методическое единство разработок, создание и актуализация отраслевого фонда по САПР. Приказом по министерству утверждается план работ по созданию САПР в отраслевых институтах. Головная организация определяет и ориентировочный объем затрат по автоматизации проектирования в рамках отрасли, вносит предложения по организации структуры работ, т. е. выбирает те проектные отраслевые институты, в которых целесообразно создать САПР. Министерство финансирует проведение подготовительных работ, организует систему обучения и стажировки специалистов проектных организаций с целью их привлечения к созданию и эксплуатации САПР.
Руководитель проектного института должен выделить наиболее квалифицированных специалистов, которые повышают свою квалификацию, обучаясь на специальных курсах по САПР. Следует отметить, что вопрос подготовки кадров, участвующих в разработке САПР и работающих в условиях их функционирования, является одним из центральных. Опыт внедрения САПР в отраслях народного хозяйства показывает, что отсутствие заинтересованности к вопросам разработки и использования САПР как со стороны руководителей, так и со стороны специалистов-проектировщиков приводит к созданию малоэффективных систем, которые в основном автоматизируют инженерно-технические расчеты. Устранение специалистов по проектированию от участия в САПР в ряде отраслей приводило к появлению в проектных организациях так называемых отделов механизации инженерно-технических расчетов. Это в свою очередь приводило к увеличению численности проектных организаций, автоматизации отдельных, слабо связанных между собой задач проектирования.
В настоящее время в некоторых проектных институтах проблема автоматизации инженерных расчетов 228


решена практически на 90 %. Осуществляется качественный новый переход к автоматизации проектных работ, связанный с разработкой технических, программных и информационных средств, ориентированных непосредственно на проектировщика. Появляются автоматизированные рабочие места, располагающиеся непосредственно в структурных подразделениях проектных организаций и предприятий. Появляются новые формы организации самого процесса проектирования, требующие структурных изменений и новых знаний и навыков работы в условиях САПР. Пересматривается и упорядочивается процесс проектирования, разрабатываются системы организационных мероприятий, рекомендаций, правил и т. д. Функциями бывших отделов механизации становятся обеспечение жизнеспособности и поддержание в рабочем состоянии обеспечивающих средств САПР.
Все рассмотренные выше вопросы требуют самого пристального внимания со стороны руководителя и его непосредственного участия в разработке и внедрении САПР. Это участие руководителей начинается от уровня министерства и доходит до уровня предприятия, внедряющего САПР в практику производства, что особенно актуально для отраслей машиностроения и радиоэлектроники, химических производств и энергетики.
Руководством министерства устанавливаются технико-экономические показатели эффективности, применяемые при создании и эксплуатации САПР, а также формы морального и материального стимулирования работ по созданию САПР. В проектных организациях, по которым министерством (ведомством)' принято решение о создании САПР (в том числе и в головной организации), формируется специальное подразделение, обеспечивающее разработку, эксплуатацию и развитие САПР. В функции этого подразделения входит подготовка прогнозов и планов по созданию САПР. В головном институте, кроме планов создания системы автоматизации проектных работ, проводимых непосредственно в институте, разрабатываются комплексные программы по САПР, охватывающие несколько институтов либо по технологическому процессу проектирования, либо по проектированию объектов одного класса.
При разработке САПР в институте назначаются лица, ответственные за разработку и эксплуатацию 229


средств обеспечения системы. В специализированных подразделениях проектной организации назначаются лица, ответственные за подготовку этих подразделений к созданию САПР.
В структуре службы САПР выделяются подразделения:
группа управления созданием САПР и разработки средств организационного обеспечения;
группа технического обеспечения и эксплуатации;
группа программного и методического обеспечения;
группа информационного обеспечения.
После создания первой очереди системы служба САПР осуществляет приемку работ, выполненных соисполнителями, проводит адаптацию подсистем и компонентов САПР, заимствованных из других организаций, и обеспечивает ввод в действие подсистем и компонентов САПР. При этом проводятся испытания всех видов, и система передается в эксплуатацию. Для обеспечения функционирования системы в специализированных подразделениях, являющихся пользователями системы, назначаются ответственные лица и формируются группы специалистов, которые осваивают автоматизированное проектирование и по мере накопления опыта работы в условиях САПР обеспечивают ее дальнейшее развитие.
Руководитель должен предусмотреть изменение структуры с созданием нового подразделения, обеспечивающего функционирование САПР.
Создание и развитие САПР, как правило, осуществляются очередями. Каждая очередь проектируется по стадиям: предпроектные исследования, техническое задание, технический проект, рабочий проект, ввод в действие. Стадия предпроектных исследований позволяет получить ряд данных. Это в первую очередь относится к показателям, характеризующим деятельность проектной организации в целом, ее структуру и организацию работ. Данные являются исходной базой не только для проектирования САПР, но и для создания автоматизированной системы экономико-организационного типа по управлению работами в проектном институте.
Результаты предпроектных исследований позволяют руководителю получить информацию о соответствии структуры института разрабатываемым проектам, о правильном распределении работ между ис230


полнителями, о взаимодействиях между подразделениями, сроках и качестве разработанных проектов и т. д. .
Исследование процесса проектирования с точки зрения технологии проведения работ дает информацию о тех этапах проектирования, где возможно и целесообразно использование ЭВМ, а также о тех функциях, которые следует автоматизировать (информационный поиск, расчеты, моделирование, оптимизация, автоматизация выпуска проектной документации). Исследование самого объекта проектирования, прогнозирование его развития и совершенствования дают данные о необходимости разработки моделей различных типов.
Особое значение па этой стадии имеют анализ и теоретическое обобщение данных о системных связях между развитием проектируемых объектов данного класса, технологией процессов проектирования, структурой проектной организации. Эти данные являются основой для выработки решения о целесообразности и технико-экономической эффективности проектирования САПР.
На стадии предпроектпого исследования определяется готовность к развертыванию работ по автоматизации с точки зрения анализа имеющегося методического обеспечения проектной организации и возможности его использования для применения в САПР. Проводится исследование нормативной базы, определяются общие требования к информационному обеспечению будущей системы и направления работ по модернизации существующей нормативно-методической базы. Формируются технические требования к функциям и структуре САПР.
Результаты работы обобщаются в отчете о НИР. Эффективность проектируемой САПР во многом определяется результатами предпроектпых исследований.
Стадия технического задания проводится на основании результатов предпроектных исследований и обобщения опыта работ по САПР в отрасли и родственных по профилю проектных организациях других отраслей. Целью работ на этой стадии является выработка основного документа, который в компактной форме регламентирует проведение работ на последующих стадиях создания САПР в целом или ее отдельных подсистем и компонентов. Разработанное 231


на этой стадии техническое задание утверждается министерством. Этот документ лежит в основе всех работ по проектированию САПР, вплоть до приемки системы в эксплуатацию, где в первую очередь проверяется соответствие САПР и ее составляющих элементов техническому заданию.
Стадия технического проектирования САПР преследует цель разработать окончательные технические решения в соответствии с функциями и техническими характеристиками, сформулированными в техническом задании. На этой стадии устанавливаются структура системы, состав подсистем, компонентов и связей между ними. Описываются подсистемы и компоненты. Определяются проектные решения по структуре и составу технического и информационного обеспечения, определяется перечень общесистемных программных средств и разрабатываются задания на программирование.
Стадия рабочего проекта имеет целью разработку всей рабочей документации, достаточной для испытаний компонентов САПР и ввода ее в действие. На этой стадии должны быть завершены и отлажены компоненты всех видов обеспечения САПР: программного, технического, информационного, лингвистического, математического и организационного.
В соответствии с этой целью на стадии рабочего проекта производится доработка всех моделей, алгоритмов и структурных схем по всем составляющим САПР. Вся функциональная часть САПР реализуется программно, при этом разрабатывается эксплуатационная документация программных средств. Формируется информационная база САПР и завершается отработка технологии взаимодействия с ней как программ функциональной части, так и пользователей в диалоговом режиме. К этому моменту должно быть реализовано лингвистическое обеспечение САПР. По техническим средствам должны быть завершены работы по монтажу, наладке и эксплуатации. Должны быть подготовлены и изданы приказы, подготовлены структурные схемы подразделений, их взаимодействия с САПР, инструкции, штатные расписания и другие документы организационного обеспечения. Готовятся также программы и методики проведения испытаний и опытной эксплуатации.
Стадия ввода в действие включает опытную эксплуатацию и приемочные испытания. Опытная экс232


плуатация определяет жизнеспособность системы и готовность персонала проектно-конструкторских подразделений к работе в условиях функционирования САПР.
По соответствующей программе проводятся следующие работы:
проверка работоспособности и взаимодействия компонентов САПР;
проверка взаимодействия САПР с подразделениями организации и службой САПР;
выявление неисправностей, отказов, дефектов и их последующее устранение.
Приемочные испытания проводятся комиссией, которая оценивает соответствие реализованной САПР техническому заданию, требованиям стандартов и документации рабочего проекта.
Последующую промышленную эксплуатацию обеспечивает подразделение САПР с авторским надзором разработчика. С целью определения соответствия САПР научно-техническому уровню министерство может проводить периодические испытания САПР, в которых оценивается проявление эффекта от внедрения САПР как в самом процессе проектирования, так и в качестве проектируемого объекта. Вырабатываются заключение п рекомендации о совершенствовании или развитии САПР.
Рассмотренная выше организация работ по САПР не распространяется на системы, которые будут использоваться непосредственно на производстве. К созданию таких систем могут привлекаться внешние разработчики по договорам. Роль руководителя при этом заключается в выборе разработчика, проведении подготовительных работ к вводу в эксплуатацию САПР, подготовке кадров, работающих в условиях САПР, оснащению предприятия требуемыми техническими средствами САПР.
15.5. 	Опыт использования САПР
в отдельных отраслях промышленности
15.5.1. 	САПР В МАШИНОСТРОЕНИИ
Автоматизация проектирования в машиностроении в настоящее время приводит к необходимости создания САПР конструирования изделия, САПР технологического процесса изготовления изделия, САПР 233


технологической оснастки и инструмента, САПР программ для станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, гибких автоматизированных производств.
Опыт разработки САПР в отраслях машиностроения позволяет сделать вывод, что в настоящее время в наименьшей степени используются САПР конструирования изделия. Это во многом объясняется отсутствием алгоритмов логического синтеза материальных структур изделий машиностроения. В настоящее время человек заранее подготавливает эскиз предварительного представления изделия, который затем вводится в ЭВМ и трансформируется различными моделями и заданными алгоритмами.
Исключение составляет конструирование типовых сборочных узлов, деталей. В автоматизированном режиме осуществляются конструкторские расчеты и проводится конструкторское моделирование поведения изделия при его последующей эксплуатации взамен натурных испытаний. Автоматизирован также этап разработки необходимой документации на изделие в соответствии с формами ЕСПД, ЕСКД, ЕСТПП.
Особое место в автоматизации проектирования в машиностроении занимают САПР технологического процесса изготовления изделия. Усиленный интерес к разработке этих систем объясняется тем, что наблюдается тенденция усиления индивидуализации изделий и неоднородности технологических процессов, что усложняет процесс освоения новых изделий на конкретных предприятиях.
Автоматизированное проектирование технологии обработки изделий машиностроения прежде всего базируется на архиве ранее спроектированных типовых технологических процессов. В режиме взаимодействия с ЭВМ технолог осуществляет выбор вариантов технологии обработки деталей, определяет виды обработки поверхностей, типовые планы, этапы и множества переходов обработки поверхностей деталей. Выбранные переходы ЭВМ распределяет по видам обработки, затем производит выбор заготовок и расчет режимов обработки. На следующем этапе САПР реализует задачу определения технологических маршрутов обработки деталей и технологических операций внутри видов обработки. Обычно эта задача в САПР решается как многовариантная. При этом в качестве критерия выбора может, например, исполь234


зоваться минимум установов при обработке, т. е. максимум количества обрабатываемых поверхностей за один установ.
По результатам решения этой задачи САПР осуществляет выбор режущего, измерительного и вспомогательного инструмента, универсального оборудования. При этом определяются режимы резания, охлаждения. В отдельных случаях при отсутствии типовых видов инструмента, оснастки и оборудования реализуется средствами САПР конструирование специального режущего и измерительного инструмента с последующим его изготовлением.
На ЭВМ производятся также вычерчивание операционных эскизов обрабатываемых деталей, подготовка документации по нормированию производства изделий. Для предприятий, оснащенных станками с ЧПУ и роботами, САПР производит генерацию программ их работы.
При интеграции САПР с АСУТП становится возможным автоматизировать дополнительные функции но контролю технологических параметров, размеров изделий в процессе обработки, состояния оборудования. Появляется дополнительная возможность использовать информацию, полученную в результате функционирования САПР непосредственно в управлении. Так, САПР рассчитывает время обработки детали как на одном станке, так и при многостаночном обслуживании. Производится расчет необходимого числа рабочих, профессий, одновременно обрабатываемых деталей, на которые установлены нормы. На основании этого производятся с помощью ЭВМ технико-экономическое и оперативное планирование производства, формирование и текущая корректировка поставочных сменных планов производства, реализуется синхронизация работы оборудования, производятся учет и оценка эффективности производства. Данные от САПР позволяют отслеживать движение изделия по технологическому маршруту, формировать данные о текущем состоянии производства.
15.5.2. 	САПР В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ
Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектронике применяются практически на всех этапах: структурный синтез, функциональное проектирование, проектирование технологии изготовления.
235


Этап структурного синтеза представляет собой процесс проектирования изделия, выбора элементной базы и алгоритма функционирования как самого изделия, так и составляющих его компонентов. Этот этап характеризуется тем, что его реализация на ЭВМ ограничивается в большей степени информационными функциями по анализу новейших достижений науки и техники. Сам процесс синтеза реализуется человеком на основании интуиции и опыта разработчиков. Предварительно полученное человеком решение вводится в ЭВМ, где реализуются анализ и оптимизация путем математического моделирования функционирования изделия. Алгоритмы функционирования также задаются человеком. ЭВМ выявляет соответствие структуры алгоритму функционирования, выверяет требования по временным и качественным характеристикам. На этом этапе в автоматизированном режиме производятся разбиение изделия на функциональные блоки, определение режимов их функционирования и выбор требуемой для реализации элементной базы. Степень декомпозиции может варьироваться.
На этапе функционального проектирования изделия радиоэлектроники реализуется формирование структурной схемы каждого компонента на выбранной элементной базе и разрабатываются алгоритмы диагностики дефектов. Этот этап в существующих САПР изделий радиоэлектроники практически полностью автоматизирован путем широкого использования методов математического моделирования. Реализация этапа на ЭВМ базируется на описаниях математических моделей элементов, выбранных на предыдущем этапе, и описании связей между элементами.
По описанию схемы проектировщик также может задавать анализируемые точки схемы и получать от САПР информацию о протекающих в них физических процессах. Эта возможность позволяет заменить натурные испытания изделия для выбора окончательного варианта схемы и уточнения параметров элементов. Математическая модель при этом позволяет проводить эксперименты по функциональному поведению изделия и его элементов в моделируемых условиях его последующей эксплуатации.
На этапе технического проектирования разрабатываются техническая документация на изделие, его техническое описание, инструкции по эксплуатации. Этап технического проектирования не требует от про236


ектировщика такой высокой квалификации, как математическое моделирование, однако трудоемкость переработки информации на этом этапе значительно выше, поэтому он заслуживает самого пристального внимания. Особые сложности возникают, например, при трассировках соединений многослойных печатных плат и синтезе схемных диагностических тестов.
Процесс технического проектирования реализуется следующим образом.
По описанию схем в автоматизированном режиме детализируются проектные решения с выпуском всей необходимой документации для последующего процесса производства. В первую очередь успешно были автоматизированы традиционные процессы проектирования многослойных и двухслойных печатных плат. В настоящее время эти системы совершенствуются в плане разработки решений по повышению плотности монтажа с учетом новых технологических методов изготовления элементов произвольной конфигурации. Автоматизирован процесс выпуска технической документации. С использованием САПР формируются электрические схемы, сборочные чертежи, таблицы целей, спецификации, управляющие программы на машинных носителях для автоматов изготовления фотошаблонов, управляющие программы сборки, пайки, сверления, контроля.
Следует отметить, что современное развитие средств радиоэлектроники является стимулирующим фактором совершенствования автоматизации технического проектирования. Так, сейчас в цифровой аппаратуре осуществляется переход к стандартным микропроцессорным наборам. Следовательно, необходимо автоматизировать проектирование микропрограмм и программ для устройств прошивки памяти.
В радиоэлектронике в настоящее время широко используется САПР цифровых устройств, печатных плат. Разрабатываются языки взаимодействия проектировщика с ЭВМ, на которых реализуется формальное описание структур и алгоритмов функционирования на различных уровнях детализации общей модели.
Это формализованное задание является исходной информацией для проектирования. Для реализации человеко-машинного режима проектирования используются специальные директивы, которые задают ЭВМ требуемый набор действий.
237


15.5.3. 	САПР В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
В процессах проектирования объектов строительства можно выделить различные по своему характеру работы:
расчеты и конструирование типовых и нетнповых строительных конструкций для строительства промышленных и жилых зданий, объектов культурно-бытового и торгового назначения;
проектирование каркасов зданий и сооружений из металлических и железобетонных конструкций;
объемное архитектурно-планировочное проектирование по размещению и планировке промышленных зон, жилых массивов, городов и поселков;
проектирование строительной части промышленных объектов, жилых и других зданий и сооружений;
проектирование технологической части промышленных объектов.
Создание САПР в строительстве базируется на принципе комплексности, основой которого является разработка проблемно-ориентированных технологических линий проектирования (ТЛП).
Взаимодействие технологических линий автоматизированного проектирования на основе взаимосвязанных баз данных позволит создать систему автоматизированного проектирования промышленных объектов, зданий и сооружений.
Переход в автоматизации проектирования от расчетных моделей к созданию технологических линий проектирования, а затем и САПР прежде всего базируется на необходимости разработки моделей проектируемого объекта или процесса. Модель объекта должна характеризовать его структуру, топологию, типологию и качество.
Наряду с этими моделями в САПР используются строго формализованные средства описания объекта, относящиеся к двум классам: имитационные модели и математические модели.
Примеры задач оптимизации:
оптимизация размерных параметров при заданных ограничениях на геометрию и топологию;
геометрическая оптимизация координат точек соединений при неизменной топологии;
структурная оптимизация формы конструкции, а следовательно, топологии.
Имитационные модели позволяют провести анализ поведения проектируемого объекта при различных 238


ожидаемых воздействиях внешней среды, например при ветровых и сейсмических нагрузках, ползучести почвы и т. д.
При автоматизации проектирования объектов строительства возможны следующие области использования ЭВМ.
На этапе технического задания, когда разрабатывается общая схема, проводятся типизация проектных решений, оценка эффективности выбранного варианта.
САПР используется в основном как информационная система, осуществляющая быстрый поиск необходимых данных. Вторая, более перспективная возможность заключается в применении математических, или качественных, моделей, которые описывают в общем виде проектируемый объект или его составные части. Преобразование этих моделей приводит к генерации вариантов проектного решения с выбором наиболее эффективного при оптимизационной постановке. Эта проблема относится к задачам синтеза.
На этапе технического проектирования на основе утвержденного предварительного варианта, предложенного в ТЗ, реализуется непосредственно выработка технических решений. Комплекс проблем этого этапа может быть укрупиеиио разбит на два класса: подбор и расчет. Подбор заключается в выборе различных элементов конструкций, схем, расположения элементов и т. д. Па этом этапе большая часть работ связана с объемно-планировочными решениями. Этот процесс повторяется итерационно до приемлемых оценок как объекта в целом, так и его составных частей.
Второй класс — расчетные операции, в которых определяются реакции конструкций: внутренние усилия, напряжения, деформации и т. д. Причем расчеты представляют собой в большей степени не алгоритмы прямого счета, а математические модели, основанные на законах различных физических теорий.
На этапе рабочего проектирования происходит детализация проектных решений с автоматизированным изготовлением схем, чертежей, спецификаций и смет. В качестве примера приведем основные проектные операции, которые реализуются посредством САПР крупнопанельных жилых домов.
Архитектурно-планировочные решения: компоновка объемно-планировочного решения из заранее 239


запроектированных элементов и деталей; проектирование планировочных решений отдельных конструктивных ячеек типа части квартиры, огражденной несущими конструкциями; компоновка фасадов; подсчет технико-экономических показателей и сопоставление их с нормами; подсчет стоимостных показателей, формирование описаний чертежей.
Конструктивные решения: разрезка конструкции на изделия; определение характеристик изделия; подбор изделий в каталоге; пополнение каталога новыми марками изделий; компоновка монтажных планов объекта; подсчет спецификаций; определение техникоэкономических показателей конструктивных решений; формирование описаний чертежей.
САПР промышленных заданий включает, например, шесть подсистем: проектирование генеральных планов промышленных предприятий; проектирование архитектурно-строительных решений; проектирование металлоконструкций; проектирование систем отопления и вентиляции; проектирование организации строительства; составление сметной документации. Каждая из подсистем позволяет автоматизировать проектные операции на различных стадиях проектирования.


Часть 4
СОСТОЯНИЕ, ОПЫТ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Глава 16
ОТРАСЛЕВЫЕ АСУ
16.1. 	Опыт разработки и внедрения ОАСУ
Количество отраслевых АСУ, введенных в эксплуатацию, на 1 января 1986 г. составляло 376. Несмотря на значительное разнообразие реализованных проектных решений, в них можно выделить основные общие положения, характеризующие научно-технический уровень функциональных и обеспечивающих частей. Однако необходимо иметь в виду, что количественные оценки (количество подсистем и задач) не дают достаточно полного представления о научно-техническом уровне ОАСУ.
Научно-технический уровень ОАСУ определяется степенью автоматизации основных функций управления, автоматизации управленческих операций, интеграции при выполнении отдельных функций, внутренней интеграции системы в целом, в том числе по уровням управления, включая интеграцию с внешними системами, экономической эффективностью системы.
Кроме того, научно-технический уровень ОАСУ определяется использованием: технических средств и их организации, общесистемных баз и банков данных, систем диалогового взаимодействия, стандартных 241


пакетов прикладных программ, операционных систем, систем управления базами и банками данных, унифицированной системы документации и общесоюзных классификаторов технико-экономической информации и систем их ведения.
Научно-технический уровень ОАСУ в большой степени определяется реализацией комплексного подхода при решении задач планирования, учета, анализа и оперативного управления.
Функциональная часть ОАСУ определяется экономико-организационной сущностью автоматизируемых процессов управления. В соответствии с руководящими методическими материалами функциональная часть ОАСУ строится в виде функциональных подсистем (более 20 наименований) и отражает организационную структуру аппарата управления. По существу она определяет перечень задач, входящих в подсистемы. Среднее число подсистем в ОАСУ — не менее 10—12. Количество функционирующих задач в некоторых ОАСУ составляет 500—600. Среднее число задач в ОАСУ достигает 200—250. В основном автоматизировано решение задач учета и отчетности, контроля (задачи сопоставления плана и факта) и анализа.
В последние годы количество задач, автоматизирующих плановые расчеты, значительно увеличилось. Однако число задач оптимизации плановых решений остается недостаточным и составляет 5—10 % общего количества решаемых задач и около 20 % общего количества плановых решений. Таким образом, степень автоматизации основных функций управления (учета и отчетности, анализа, планирования и оперативного управления) неоднородна.
Степень автоматизации управленческих операций также недостаточна. Фактически вся обрабатываемая информация поступает в систему в виде документов, подготовленных вручную, а выходные документы, как правило, не имеют общепринятой формы государственной документации и используются как промежуточный документ. Внедрение автоматизированной системы подготовки данных на магнитных лентах (типа СПД) позволило полностью исключить промежуточные носители (перфоленты и перфокарты) и счетноперфорационную технику.
Все подсистемы структурированы по видам деятельности (материально-техническое снабжение, фи- 242


папсы, труд и зарплата, управление кадрами, транс< портом, собственным капитальным строительством и т. д.), а решаемые в них задачи выполняют функции учета, анализа, планирования и оперативного управления. В результате создалось положение, при котором:
одна и та же информация обрабатывается многократно в различных подсистемах;
одноименные показатели рассчитываются в различных подсистемах по разным исходным источникам информации и часто имеют противоречивый характер;
плановые расчеты выполняются по отдельным разделам плана с большими временными разрывами и не балансируются (например, план производства и план материально-технического снабжения).
Проблема внутренней интеграции системы при сохранении структуры подсистем, отвечающей организационной структуре органов управления, может быть решена с помощью функциональных блоков планирования, учета, анализа и оперативного управления (см. главу 6). Основой внутренней интеграции должно стать информационное обеспечение.
Освоение некоторыми ОАСУ ЭВМ третьего поколения позволило им перейти к новым формам внутренней структуры системы. Переход к использованию общесистемных баз и банков данных сделал актуальной проблему создания и использования унифицированной системы документации и систем классификации и кодирования, построенных по единым требованиям Госстандарта.
Особое значение в этих условиях приобрела нормативная база. В соответствии с планом Госстандарта была разработана и введена в эксплуатацию система ведения общесоюзных классификаторов технико-экономической информации. В некоторых ОАСУ были введены в эксплуатацию общесистемные базы и банки данных. Были разработаны экономические языки описания данных, построенные на базе общесоюзных классификаторов технико-экономических показателей и значительно облегчающие работу пользователя.
В некоторых системах была разработана и введе* на в эксплуатацию нормативная база, включающая материальные, трудовые, финансовые нормативы, нормативы освоения капитальных вложений и пр. (всего 243


около 100 наименований). Нормативы создавались одновременно для всех уровней управления (предприятие, ПО, министерство), что обеспечило преемственность решения.
Создание нормативной базы обеспечило функционирование подсистем перспективного планирования развития и размещения, текущего планирования, материально-технического снабжения и комплектации по всем уровням управления.
Для поддержания нормативной базы в рабочем состоянии ее непрерывно обновляют по инструкциям, утверждаемым руководством министерства (ведомства). В соответствии с правилами в нормативную базу поступают только нормативы, утвержденные в установленном порядке.
Созданию единой информационной базы способствовал ввод в эксплуатацию подсистем оперативного сбора и обработки информации (в частности, подсистемы оперативного управления) в некоторых промышленных министерствах и ведомствах, строительных министерствах и ведомствах добывающих отраслей. Для подсистем оперативного сбора и обработки информации характерно тесное взаимодействие в режиме реального времени с аппаратом управления.
Состав и сроки передачи информации строго регламентируются, они не должны входить в противоречие с составом п сроками передачи информации, установленными Госпланом СССР, ЦСУ СССР, Министерством финансов СССР п другими общегосударственными органами управления.
Основными задачами в подсистемах оперативного управления промышленных министерств являются задачи оперативного контроля за выполнением планов внутриминистерских и межотраслевых кооперированных поставок, в том числе поставок литья, поковок, штамповок, пластмассовых деталей и т. п. Большое внимание уделяется контролю и анализу показателей финансового состояния производственно-хозяйственной деятельности (реализация продукции, уровень рентабельности, незавершенное производство и др.).
Подсистема оперативного управления в строительстве получает информацию из трех источников: собственных генподрядных организаций, субподрядных организаций и организаций министерств (ведомств) заказчиков, что существенно повышает ее достоверность. В подсистеме анализируется ситуация и фор244


мируются карточки контроля за решением поставленных в оперативной информации вопросов о ходе строительства особо важных объектов. Кроме того, ведутся оперативная обработка срочной статистической отчетности о ходе выполнения плана строительно-монтажных работ по различным разрезам, а также прогноз важнейшего для строительных организаций показателя обеспечения строек трудовыми ресурсами.
Оперативная информация подсистем оперативного управления является основой в справочно-информационном фонде и используется в режиме реального времени.
В решении проблемы интеграции особое значение имеют унификация документации, проведенная Госстандартом совместно с министерствами и ведомствами, и создание системы общесоюзных классификаторов технико-экономической информации Госпланом СССР, ЦСУ СССР, Госстандартом, министерствами и ведомствами.
Унификация документации и система общесоюзных классификаторов позволили:
упростить обмен документами и информацией; создать совместную по уровням автоматизированную систему нормативов (для использования внутри отраслей и связи между уровнями управления);
создать предпосылки для разработки общесистемных баз и банков данных, в том числе распределенных банков данных;
значительно сократить число входных документов и количество обрабатываемой информации.
Упорядочение системы классификации и кодирования, унификация документации и создание нормативной базы позволили в некоторых ОАСУ ввести в эксплуатацию подсистемы перспективного планирования развития и размещения и технико-экономического планирования.
Подсистема перспективного планирования развития и размещения включает организационно-функциональный комплекс экономико-математических моделей, алгоритмов и программ их реализации, нормативной и технико-экономической базы плановых расчетов. Подсистема совершенствует и упорядочивает технологию и процедуры составления перспективного плана развития и размещения мощностей производств отрасли. Такая ориентация системы позволяет наметить переход от существующей методологии 245


отраслевого перспективного планирования развития и размещения к оптимальному отраслевому планированию. Задача формирования плана развития и размещения предприятий, всесоюзных объединений и министерства в целом решается в едином комплексе моделей.
Комплекс предусматривает расчет нормативов длительного пользования, потребностей в капитальных вложениях для полного удовлетворения народного хозяйства продукцией отрасли, формирует варианты развития, размещения и специализации производства. Особое место в подсистеме занимает информационное обеспечение. Источниками исходной информации являются отчетные данные за ряд лет, результаты технико-экономических исследований головных подотраслевых научно-исследовательских институтов, нормативы длительного пользования, экспертные оценки по динамике некоторых экономических показателей, директивные указания и отраслевые классификаторы.
Подсистема технико-экономического планирования в процессе разработки подвергалась принципиальным изменениям. Предпринимались попытки по аналогии с подсистемой перспективного планирования формировать отраслевой план, включая планы ПО и предприятий иа верхнем уровне. Подобный подход был необоснованным по следующим причинам.
Технико-экономическое планирование реализует задачу формирования годового плана каждого предприятия не по общеотраслевому критерию, а по частному критерию предприятия или ПО. В процессе годового планирования используются данные прямых договоров, конкретные требования к поставляемой продукции, состояние производственных мощностей, обеспеченность трудовыми ресурсами по специальности, т. е. данные, специфичные для каждого предприятия.
При формировании производственной программы учитываются особенности каждого предприятия, максимальное использование имеющихся в распоряжении предприятия ресурсов, использование в моделях оптимального планирования технологических нормативов, особенностей технологического процесса, организации производства и многих других факторов.
Аналогичная ситуация наблюдалась и в строительных министерствах и ведомствах. Попытки формиро- 246


ванпя плана подрядных работ на основе информации верхнего уровня (протокола-заказа согласования объемов подрядных работ, формируемого на уровне министерства) не дали положительных результатов. Для формирования плана строительно-монтажных работ используется информация об объеме подрядных строительно-монтажных работ, подлежащих выполнению трестом, согласованном с заказчиком.
16.2. 	Эффективность и перспективы развития ОАСУ
Эффективность ОАСУ определяется эффективностью решаемых задач п системы сбора и обработки информации. Эффективность решаемых задач обусловлена снижением затрат труда на их решение и повышением эффективности функционирования управляемого объекта, которое может быть достигнуто за счет оптимального использования трудовых, материальных, финансовых ресурсов, ресурсов оборудования, оптимизации выпускаемой номенклатуры изделий, снижения потерь, ускорения оборачиваемости оборотных средств и т. д.
Основным источником повышения эффективности является оптимизация функционирования управляемого объекта. Анализ показал, что в общем экономическом эффекте доля подсистемы перспективного развития и размещения отрасли составляет 30—35 %, подсистемы текущего планирования—15—20, подсистемы оперативного управления — до 10% общего экономического эффекта. Подсистемы, решающие задачи автоматизации управленческого труда (управление материально-техническим снабжением, комплектацией, бухгалтерским учетом, кадрами и др.), дают каждая по 5 % общего экономического эффекта системы.
Это, однако, не означает, что малоэффективные подсистемы не следует разрабатывать и внедрять. Необходимо учитывать, что эти подсистемы во многих случаях являются поставщиками информации, необходимой для решения задач планирования (например, бухгалтерского учета и отчетности, комплексного экономического анализа, управления финансами и др.). В некоторых случаях они дополняют подсистемы планирования (материально-технического снабжения, комплектации, управления сбытом и т. д.) необходимыми расчетами.
247


Экономический эффект некоторых из внедренных ОАСУ достигает в годовом исчислении 25— 30 млн. руб. Сроки окупаемости затрат почти всех внедренных ОАСУ составляют менее двух лет. Основные направления совершенствования и пути повышения эффективности ОАСУ определяются необходимостью повышения адекватности используемых моделей управления реальным условиям, сокращения сроков и стоимости разработок. Современная ОАСУ должна легко адаптироваться к возникающим в управляемой системе изменениям, совершенствовать экономико-организационные отношения управляемых объектов.
Большое народнохозяйственное значение имеют условия интеграции отраслевых систем с общегосударственными органами управления, смежными отраслями промышленности, строительными и транспортными министерствами и ведомствами.
ОАСУ должна строиться как составная часть системы управления народным хозяйством. В этих условиях изменяются не только принципы и организация передачи информации, но и сущность экономических задач, решаемых в ОАСУ. Существенное значение приобретают народнохозяйственные задачи, решаемые на уровне государственных органов управления на основе исходных данных отраслей народного хозяйства:
определение потребности;
расчет общественного продукта и национального дохода;
баланс наличия и потребности;
определение наличия трудовых ресурсов (по территориям) ;
определение капитальных вложений (в том числе по территориям);
определение объемов производства продукции отраслей (в том числе по территориям);
формирование ограничений задач, размещение объектов производственной и непроизводственной сфер и многие другие.
Участие ОАСУ в решении народнохозяйственных задач требует постановки и решения ряда проблем: развития и размещения производственных мощностей отрасли, совершенствования техники и технологии, рационального использования основных фондов, материальных и трудовых ресурсов.
248


Дальнейшее развитие и совершенствование OACi предполагает слияние ее подразделений с подразде лениями аппарата управления министерства. Для это го достаточно сложные экономико-математические ме годы и технические средства должны быть трансформированы в набор простейших операций, доступны? непосредственному пользователю.
Решение этой проблемы связано с новыми подхо дами к организации информационно-вычислительны? систем, взаимодействию этих систем и пользователя, с использованием прежде всего задач системной анализа и целенаправленного долгосрочного прогпо зирования исходя из долговременных народнохозяйственных программ.
Системный анализ основывается на строго сформулированных конкретных показателях, являющихся критериями количественной оценки качества функционирования развивающихся отраслей и их соответствия народнохозяйственным целям.
Целенаправленный активный характер прогноза определяет необходимость управления прогностическими процессами и, следовательно, ставит задачу определения параметров управления прогностическими процессами. Процесс прогнозирования развития отраслей происходит совместно с общегосударственными органами управления. Многошаговая итерация прогнозов развития отраслей с прогнозированием развития народного хозяйства позволит создать непротиворечивую и в определенных аспектах оптимальную систему показателей развития народного хозяйства на длительную перспективу.
Однако взаимосвязи с внешней средой не ограничиваются взаимодействием с органами государственного управления. Системный анализ предполагает обязательное исследование непосредственных связей между отраслями народного хозяйства, которые могут дать весьма ценные для прогнозов данные о динамике развития сырьевой базы, потребления продукции отрасли, а также данные о возможных совместных экономических и технических решениях по кооперированию выпуска важнейшей продукции, специализации предприятий и т. д.
Исключительно важным для повышения достоверности прогнозных решений является взаимодействие между промышленными, строительными, транспортными и энергетическими министерствами и ведомствами. 249


Сложность и целесообразность системной оценки этих связей покажем на примере взаимодействия промышленных и строительных министерств. Основной задачей строительного производства является обеспечение прироста мощностей промышленных министерств и ведомств. Совокупная величина эксплуатационных затрат на промышленных предприятиях и приведенных к ним затрат на строительство должна быть минимальной. Достижение минимальных затрат возможно только путем согласования стоимости строительства конкретных объектов на предполагаемой территории с наличием базы строительства и учета ее расширения. В совокупных затратах при этом должны учитываться расходы на транспорт, сырье, готовую продукцию.
Весь процесс согласования может быть описан единой моделью развития промышленности и строительства и должен решаться на основе согласованных норм, нормативов и нормативных коэффициентов. Очевидно, решение этой задачи, кроме разработки самой модели (что при современном развитии экономико-математических методов не представляет большой сложности), потребует создания общей нормативной базы, общего методического подхода к проблемам перспективного планирования и прогнозирования, согласованной совокупности мероприятий проведения итеративной процедуры расчетов.
Гипотезы развития и особенно пути их реализации выявляются наилучшим образом в программноцелевых моделях. В развивающихся отраслевых системах управления эти модели должны стать основным элементом планирования, отражающим динамику потребления ресурсов. Однако не всегда целесообразно доводить целевую программу до полной детализации. Целевая программа как документ может иметь две стадии:
стадию укрупненных расчетов, определяющих полное развитие промышленного комплекса или производства отдельных видов продукции на 15—20 лет;
стадию детальных расчетов, определяющих ввод мощностей за пятилетку.
Первая стадия должна содержать: данные о вводах мощностей на весь перспективный период до полного развития промышленного комплекса (производства); расчет потребности в капитальных вложениях на полное развитие комплекса (производства); пред- 250


ложсния по созданию технологического оборудования (принципиальные решения, экономические показатели); предложения по строительной базе, себестоимости строительно-монтажных работ, задания на разработку строительных машин и механизмов и т. д.
Данные первой стадии разработки целевых программ являются основой перспективных планов развития и размещения мощностей производств отрасли промышленности (на пятилетний или десятилетний период).
Сумма целевых программ должна быть сбалансирована с выделяемыми капитальными вложениями и возможностями строительных организаций. Сочетание программно-целевого подхода с балансовыми методами должно стать основным направлением развития экономической сущности систем управления. На отраслевом уровне должны получить развитие методы и модели.
Существенную роль в реализации поставленных задач играют методы и возможности комплексного экономического анализа, который должен быть направлен па оценку:
вклада отдельных факторов в эффективность производства;
качественных сдвигов в экономических факторах и их удельного веса в динамике общей эффективности;
динамики технического прогресса;
динамики отраслевой структуры конечного продукта.
Рассматривая проблемы совершенствования ОАСУ, необходимо учитывать тот факт, что большинство экономических явлений в управляемой системе имеет стохастический характер. При рассмотрении параметров развивающейся системы и прогнозировании на длительный период неопределенность становится настолько большой, что использование детерминированного подхода может привести к существенным ошибкам. В связи с этим возникает проблема разработки:
методов оценки степени неопределенности в результатах решения прогностических и оптимальных задач планирования и управления;
путей использования полученных оценок в экономическом анализе системы управления;
методов определения приемлемой достоверности исходной информации, достаточной для реализации экстремальных задач.


Глава 17.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯМИ
17.1. 	Роль АСУП в совершенствовании управления производством
На многих крупных предприятиях СССР созданы автоматизированные системы экономико-организационного управления. Опыт создания и развития АСУП, накопленный за два десятилетия в промышленности, показал, что они могут оказать существенное положительное влияние на качество управления и на основные технико-экономические показатели предприятий. Внедрение АСУП позволяет увеличить прибыль на 4—20%, объем выпуска продукции — на 2—14, рентабельность — на 3—6, фондоотдачу — на 1—5, производительность труда — на 3—12%. Качество продукции возрастает на 10—20 %, оборачиваемость оборотных средств ускоряется на 2—10 %, высвобождается 2—5 % основных фондов, сокращаются на 5— 10 % штрафы за невыполнение договорных обязательств, трудоемкость по операциям управления снижается на 10—30 % и соответственно высвобождается время управленческого персонала для творческой работы.
Функциональная часть АСУП реализует задачи управления производством. Объектами управления на предприятии являются различные виды ресурсов, процессы производства, готовая продукция.
Состав задач функциональной части АСУП во многом определяется характером технологического процесса производства и поэтому на разных предприятиях различен.
Наиболее эффективной является автоматизация функций управления, непосредственно связанных с процессом основного производства (оперативного управления основным производством с его планированием, подготовкой и обеспечением, управления технической подготовкой производства, технико-экономиче252


ским планированием управления материально-техническим снабжением).
Подсистема оперативного управления основным производством (ОУОП) является ведущей в АСУП. Управление основным производством направлено на выполнение установленного плана в заданной номенклатуре к заданному сроку при необходимом качестве продукции или услуг.
Задачи календарного планирования являются основными задачами подсистемы. При календарном планировании проверяется пропускная способность отдельных цехов, участков, агрегатов; алгоритмы планирования строятся в расчете на равномерную и полную загрузку мощностей. В планы выпуска цехов и участков включаются только та продукция или полуфабрикаты, которые обеспечены необходимым сырьем и деталями.
Другой важный комплекс задач — учет состояния незавершенного производства. Данные о незавершенном производстве и запасах сырья и комплектующих изделий составляют значительную часть информационной модели производства. Эти данные получаются при решении задач учета подсистемы ОУОП, а также других подсистем и используются при календарном планировании.
Подсистема ОУОП формирует месячные, недельные, суточные или сменные задания цехам, участкам или бригадам. Управляя ходом производства, подсистема выдает документы (требования, накладные) для получения со складов необходимых материалов, заготовок, полуфабрикатов, инструмента.
Учетные задачи подсистемы обеспечивают управленческий персонал предприятия на всех уровнях управления своевременной и достоверной информацией о ходе производства и дают возможность принимать обоснованные решения в случае сбоев. Оперативное информирование рабочих о количестве и качестве выполненной ими работы стимулирует их заинтересованность в результатах труда, усиливает роль моральных и материальных факторов повышения производительности труда.
Если для сбора оперативной учетно-отчетной информации непосредственно с рабочих мест и из подразделений предприятия создается сеть сбора информации, связывающая терминальные устройства на рабочих местах управленческого персонала с мини-ЭВМ, 253


обеспечивающей концентрацию информации, и с центральным ЭВМ АСУП, то с ее помощью управленческий персонал может получать производственные задания, вводить отчетные данные, решать задачи оперативного управления, проводить учет движения материальных средств, фиксировать приемку и сдачу продукции через терминалы ЭВМ. Таким образом создаются условия для эффективного «безбумажного» оперативного управления производством.
Задачи календарного планирования, учета и регулирования подсистемы ОУОП тесно взаимосвязаны. Наибольшая эффективность подсистемы достигается при комплексном решении основных задач. Действительно, без четкого учета невозможно обеспечение хорошего планирования, а регулирование заключается обычно в изменении календарных планов.
Лучшие типовые АСУП строятся на основе комплексной автоматизации оперативного управления основным производством. Например, для серийных и мелкосерийных предприятий разработаны пакеты прикладных программ (ППП), реализующие следующие функции управления:
определение потребности в сборках (узлах), деталях собственного производства, комплектующих изделиях и материалах под план выпуска готовой продукции;
расчет размеров партий запуска для каждого предмета производства;
определение времени запуска партий деталей и сборок;
формирование сквозного производственного графика, обеспечивающего получение конечного результата, т. е. выпуск готовой продукции, по результатам решения предыдущих задач;
расчет загрузки оборудования (возможна корректировка сроков запуска изделий с целью достижения более равномерной загрузки оборудования);
проверку обеспеченности заказов (партий изделий, выпуск которых намечен в течение календарного интервала планирования) комплектующими и материалами и бронирование необходимых компонентов. На основе этой проверки производство получает задания на выпуск деталей и сборок, а планово-диспетчерские службы получают сообщения о невозможности запуска в производство заказов, не обеспеченных комплектующими. Созданная на базе ППП система выдает 254


пробования для получения на складах комплектующих изделий, заготовок, материалов для заказов, запущенных в производство.
Система обеспечивает учет и контроль состояния производства по таким показателям, как выполненные операции, брак, состояние запасов на складах. С помощью системы может быть получена информация о состоянии производства любого заказа или предмете производства по всем заказам, состоянии запасов на складе.
В регламентном режиме управленческому персоналу представляются информация об отклонениях от плана, отклонениях от установленного уровня запасов, рекомендации по возобновлению запуска партии для компенсации израсходованного запаса.
Обладая достаточной гибкостью, ППП позволяют производить запуск партий как в автоматическом режиме, так и по решению планово-диспетчерского отдела, например при необходимости выполнения срочного заказа. Система обеспечивает выбор алгоритмов формирования партий запуска для всех предметов производства из предлагаемых в ППП нескольких вариантов, а также изменение в процессе производства технологического маршрута изготовления определенной партии изделий и продолжение управления в автоматизированном режиме и т. д.
Типовая система АСУ «Сигма» также предназначена прежде всего для автоматизации оперативного управления основным производством в отдельных цехах, выпускающих детали широкого применения, и на предприятиях в целом.
В основе известной АСУ «Львов» лежит главная задача управления массовым производством — обеспечение бесперебойной работы сборочного конвейера.
Подсистема ОУОП занимает также центральное место на предприятиях непромышленной сферы. На транспортных предприятиях и в строительных организациях вместе с системой диспетчерского управления она обеспечивает ритмичную доставку грузов, своевременную разгрузку судов, снабжение строек механизмами и материалами. Например, впервые внедренная в Ленинградском порту и получившая распространение более чем в 20 морских портах АСУ «Порт» базируется как на ведущей на подсистеме оперативного управления основной деятельностью. Подсистема решает задачи оперативного планирования
255


на основе непрерывного плана-графика работы порта, в том числе оптимизации планов обработки судов, сменно-суточного планирования работы порта и грузовых участков, планирования вспомогательных работ и оперативного анализа работы порта.
В строительных организациях большой эффект дают комплексы задач по управлению обеспечением строек бетоном, раствором, железобетонными изделиями и другими материалами. Такой комплекс задач реализует, например, широко распространенная система управления перевозками раствора и бетона «Супер».
Подсистема ОУОП является также основной и в АСУ торговыми предприятиями. За счет четкого учета товародвижения и оперативного сбора информации подсистема обеспечивает устойчивость ассортимента товаров на предприятиях торговли и в конечном счете более полное удовлетворение потребностей населения. АСУ совместно с диспетчерской службой обеспечивает выполнение графика товародвижения, увеличение производительности труда работников торговли и рост товарооборота.
Основой календарного планирования, а следовательно, и подсистемы ОУОП является производственная программа предприятия, определяющая номенклатуру и сроки выпуска продукции.
Разработка плана производства — главная задача подсистемы технико-экономического планирования (ТЭП) — дает исходную информацию для последующего решения других задач текущего (годового), а затем и оперативного планирования.
На этапе создания проекта плана вышестоящей организацией задаются основная продукция (обычно в укрупненной номенклатуре) и технико-экономические показатели на плановый период, и задача состоит в минимизации возможных отклонений от задания и в минимизации расхода ресурсов. Поскольку при разработке окончательного варианта плана основной целью является выполнение разработанного плана производства, то главная задача на последнем этапе текущего планирования — распределение по календарным периодам планов производства для каждого предприятия в производственном объединении и для каждого цеха завода.
От качества планирования во многом зависит эффективность производства, Один из способов повыше- 256


пня качества планирования — использование методов оптимизации. Однако в действующих и разрабатываемых АСУП оптимизация при планировании используется недостаточно, чем объясняется сравнительно невысокая в среднем эффективность подсистемы ТЭП.
В связи со все большим внедрением хозрасчета, с переходом советской промышленности на новые условия хозяйствования, на самоокупаемость в условиях действия нового Закона о предприятии большее внимание должно уделяться на предприятиях разработке эффективных планов.
При решении главной задачи подсистемы ТЭП — расчете плана производства — методы оптимизации используются для определения:
оптимального выпуска каждого вида продукции;
оптимального способа производства (технологии); потребностей в лимитирующих ресурсах (время работы оборудования, количество материалов, трудозатраты и т. д.);
оптимальных значений технико-экономических показателей.
В качестве критерия (целевой функции) оптимизации может выступать любой технико-экономический показатель планирования (прибыль, реализация продукции, себестоимость товарной продукции, загрузка оборудования, объем производства в натуральном выражении и пр.) или глобальный критерий (глобальная целевая функция), т. е. функционал нескольких технико-экономических показателей. Причем в зависимости от сложившейся ситуации приходится менять критерии оптимальности, связанные с основными технико-экономическими показателями. Выбор критерия проводится пользователями подсистемы ТЭП, т. е. работниками планово-экономических служб.
Формальная запись любого экономического локального критерия имеет вид
j
•*/-»-ext, (1)
*-i
где Xj — объем выпуска /-го вида продукции (искомая величина); р*/— вклад единицы /-го вида готовой продукции в величину /г-го критерия (т. е. прибыль от реализации единицы продукции, неизменная или действующая оптовая цена, себестоимость единицы продукции, агрегатоемкость изготовления /-го вида продукции и пр.).
9 Зак. 603
25Z


Ограничениями в задаче оптимального планирования являются прежде всего ресурсные ограничения, которые в общем виде записываются следующим образом:
/ Li
(p=l,h (2) J = 1 Ij J
причем
Lf t
Xj= Z Xj' (j=l, J),
/у.=1
(3)
объемы материалов
где li — код. ресурса при технологических способов использования ресурса при изготовлении /-й продукции; — величина затрат (норма расхода) р-го ресурса на производство /-го вида продукции, т. е. норма расхода материала определенного вида, агрегатоемкость определенной группы оборудования, трудоемкость на определенном рабочем месте при изготовлении единицы продукции; Rp — ограничение (лимит) на расход р-го ресурса, •т. е. выделенные предприятию каждого вида, действительный годовой фонд времени работы оборудования каждой группы, действительный фонд времени по каждому рабочему месту, определяемые с учетом сменности работы, переработки норм, простоев, ремонтов, количества станков и рабочих.
Если возможно применение для изготовления одной и той же продукции нескольких взаимозаменяемых материалов, а для выполнения одних и тех же операций — нескольких видов взаимозаменяемого оборудования, то под способом изготовления можно понимать использование одного из материалов или одного из видов оборудования. Тогда количество столбцов в матрицах (2) увеличится на количество способов производства по каждому виду продукции.
Нормальная работа предприятия может быть обеспечена только в том случае, если им достигаются определенные значения экономических показателей. Поэтому при расчете плана предприятия необходимо контролировать важнейшие из них. Это достигается наложением ограничений на контролируемые технико-
технологического способа использования изготовлении /-й продукции; Lj — число
258


экономические показатели, которые в общем случае
записываются как равенства
или неравенства вида
j
2С ^qiXi
(7=1, Q), (4)
где q — код контролируемого показателя; Q — число контролируемых показателей; Dq— установленное значение (ограничение) ^-го показателя (прибыли, объема выпуска продукции и пр.); dqj — вклад единицы /-й продукции в объем 9-го показателя.
Обычно не накладываются ограничения лишь на показатель, выступающий в роли критерия оптимизации.
При расчете плана предприятия необходимо принять во внимание еще одну группу ограничений. Следует учитывать, с одной стороны, необходимые потребности народного хозяйства в продукции предприятия и, с другой стороны, возможный спрос на продукцию, чтобы не допустить ее перепроизводства. Данные по ограничениям этой группы определяются или вышестоящей организацией, или службой предприятия, занимающейся изучением спроса на продукцию. Эти ограничения задаются в виде максимально и минимально допустимых уровней выпуска каждого вида продукции или ассортиментных групп продукции:
X (nt=N), (5)
где п — код группы продукции; Jn — множество кодов продукции, входящих в п-ю группу; N — множество групп продукции, на которые заданы ограничения;^*1 и X™ — соответственно нижний и верхний (минимальный и максимальный) уровни выпуска продукции, принадлежащей n-й группе, определяемые потребностями народного хозяйства.
Решение задач подсистемы ТЭП позволяет полнее использовать внутренние резервы производства, полнее и равномернее загрузить производственные мощности, предусмотреть выпуск продукции в номенклатуре, необходимой народному хозяйству и обеспечивающей наибольшую рентабельность предприятия.
Но оптимальное решение задач планирования в АСУП связано с преодолением определенных трудностей. Сложно обеспечить полную достоверную норма9*
259


тивную базу для решения плановых задач, например типа оптимизационной задачи (1) — (5), для которой необходимы материальные и трудовые нормативы затрат по каждому виду изделия, оборудования, рабочего места, способа производства. Особенную сложность представляет создание нормативной базы при быстрой сменяемости выпускаемой продукции. Вызывает трудности применение методов математического программирования для решения задач большой размерности типа (1) — (5), что характерно для многономенклатурных предприятий со сложными видами продукции. Еще одна трудность обусловлена сложностью точного задания исходных данных для планирования. Например, для предприятий, выпускающих товары народного потребления, выбор номенклатуры продукции связан с изучением и предсказанием спроса. Кроме того, задачи планирования обычно являются многокритериальными, поэтому оптимизация по одно му технико-экономическому показателю не приводит к окончательному решению и приходится решать задачу несколько раз в поисках компромиссного варианта.
Некоторые пути преодоления перечисленных трудностей оптимизационного планирования заключаются в использовании систем автоматизированного проектирования, позволяющих создавать с помощью ЭВМ нормативную базу в процессе разработки конструкции и технологии, в применении более совершенных ЭВМ, в использовании диалоговых человеко-машинных систем для плановых расчетов.
Многолетняя практика внедрения оптимальных методов планирования показала, что очень часто после проведения экспериментальных расчетов и подписания актов о сдаче системы в эксплуатацию на предприятии отказывались от использования оптимального планирования. Причина этого была связана не столько с перечисленными выше сложностями эксплуатации оптимизационных моделей, сколько с незаинтересованностью коллектива предприятия в выявлении собственных резервов, в повышении эффективности своей работы.
Переход к новым условиям хозяйствования, к большей самостоятельности предприятий, к работе в условиях самоокупаемости должен повысить их заинтересованность в использовании резервов, в экономном расходовании ресурсов, что поднимет роль оптимального планирования.
260


Разработанная оптимальная или заданная производственная программа служит основанием для проведения прямых плановых расчетов в подсистеме ГЭП по всем разделам техпромфинплана предприятия.
С подсистемами ОУОП и ТЭП тесно связана подсистема управления технической подготовкой производства (УТПП). Эта подсистема широко используется в АСУП машиностроительных отраслей. В подсистеме формируется нормативная база для задач планирования, оперативного управления, учета, материально-технического снабжения, управления качеством и других задач управления в виде норм расхода материальных и трудовых ресурсов на производство продукции, нормативов качества и т. д.
Важной задачей подсистемы УТПП является управление всем сложным комплексом работ, связанным с созданием и запуском в производство новых изделий. Эту задачу можно считать одной из важнейших для предприятий с единичным или мелкосерийным характером производства и научно-производственных объединений, а также для предприятий с длительным циклом производства.
Для управления сложными комплексами работ по ТПП используются методы сетевого планирования и управления (СГ1У). Сетевые графики на отдельные работы и комплексы работ хранятся в памяти ЭВМ и позволяют быстро рассчитать время выполнения работ, найти критический и подкритический пути сетевого графика, проверить загрузку мощностей, рассчитать оптимальные варианты перераспределения ресурсов, увязать между собой комплексы работ по технической подготовке разных изделий. Методы СПУ являются важным инструментом планирования и оперативного управления работ по ТПП.
Задачи УТПП, являющиеся частью задач управления процессами создания новой техники, до сих пор не получили широкого распространения в АСУП. Поэтому АСУП до сих пор мало влияли на скорость внедрения и качество новых образцов продукции, т. е. не реализовывались полностью потенциальные возможности, связанные с внедрением АСУП.
Автоматизация УТПП приводит к значительному сокращению сроков разработки и запуска в производство новых изделий, положительно влияет на научно- технический уровень продукции, сокращает расход 261


материальных и трудовых ресурсов, улучшает использование оборудования.
Задачи автоматизации ТПП не ограничиваются функциями организационного управления. Важным направлением является автоматизация инженерного труда. Для этих целей используются системы автоматизированного проектирования (САПР), создаваемые на базе специально разработанных комплексов технических средств автоматизированных рабочих мест (АРМ) конструктора или технолога (см. главу 15).
Для обеспечения ритмичной работы основного производства большое значение имеют подсистемы управления материально-техническим снабжением (УМТС) и управления вспомогательным производством (УВП).
Особое значение подсистема УМТС имеет на предприятиях, использующих для изготовления продукции большую номенклатуру материалов и комплектующих. Например, Ленинградское оптико-механическое объединение им. В. И. Ленина получает около 30 тыс. наименований изделий и материалов от 1100 поставщиков, у Львовского телевизионного завода более 1000 поставщиков. Решение задач подсистемы УМТС позволяет поддерживать на нормативном уровне запасы и повышает качество учета наличия и движения материалов, комплектующих, запасных частей к оборудованию, обеспечивая таким образом не только устойчивую работу производства, но и экономию оборотных средств.
Подсистема УВП, как правило, автоматизирует управление выпуском инструмента, оснастки и ремонтным обслуживанием. Четкость работы ремонтных служб особенно важна в условиях массового производства, характеризующегося высокой степенью специализации оборудования, поточным и конвейерным способами производства. Например, на Волжском автозаводе задача управления ремонтным обслуживанием направлена не только на устранение возникающих в оборудовании неполадок, но и на предупреждение неисправностей и профилактику. АСУ обеспечивает учет неисправностей одновременно с оповещением ремонтных служб, контроль своевременности ремонта, анализ состояния оборудования.
В настоящее время, когда основным показателем, характеризующим работу предприятий, является выполнение поставок по договорам, большое значение 262


приобретает подсистема управления сбытом продукции (УСП). Особенно важна она для предприятий, реализующих продукцию по прямым поставкам, а также для предприятий, выпускающих товары народного потребления, реализуемые через розничную торговую сеть.
Задачи планирования подсистемы УСП непосредственно связаны с задачами оперативно-календарного планирования и определяют последовательность запуска изделий в производство, тесно связаны с задачами управления финансами.
Подсистема управления сбытом регулирует процесс отгрузки готовой продукции, обеспечивая выполнение договорных обязательств и выполнение плана реализации готовой продукции, автоматизирует подготовку сопроводительных и финансовых документов. Функционирование подсистемы позволяет сократить непроизводительные потери, вызванные санкциями в связи с несвоевременной отгрузкой продукции, экономить затраты труда в сфере обращения, ускорить оборачиваемость оборотных средств.
За годы десятой и одиннадцатой пятилеток получила широкое распространение в АСУП подсистема управления качеством продукции (УКП). Опыт внедрения и эксплуатации подсистемы показывает ее высокую эффективность, особенно в составе комплексной системы управления качеством продукции, в которой большая роль принадлежит хозяйственным рычагам управления, моральным и материальным методам стимулирования, а также организации и ведению нормативной базы, определяющей качество продукции. Подсистема УКП эффективно функционирует, например, в АСУ «Львов» и АСУ Волжского автозавода. Роль подсистемы УКП значительно повышается в связи с введением на предприятиях государственной приемки продукции. На повестке дня стоит вопрос о расширении сферы автоматизации управления качеством продукции (в первую очередь на разрабатывающих предприятиях и в объединениях) на весь жизненный цикл создания, подготовки производства, выпуска, испытаний и эксплуатации изделий.
Экономические исследования показывают, что эффективность АСУП увеличивается с ростом числа задач, т. е. определяется степенью автоматизации функций управления на предприятии.
263


Сравнив среднее число задач вводимых в эксплуатацию АСУП (около 30—40) с обычным числом подсистем (около 5—10), приходим к выводу, что в среднем в каждой подсистеме решается около 5— 6 задач, а в лучших АСУП — 20—30 задач (всего в лучших АСУП действуют 200—300 задач). Следовательно, в большинстве АСУП решаются отдельные задачи, что противоречит принципу системного подхода (см. главу 3) и приводит к недостаточно эффективному использованию вычислительной техники.
Эффективность АСУП определяется не только количеством решаемых задач, но и их качественным составом. В девятой пятилетке в АСУП решалось 75—80 % задач учета и лишь для решения 1,5 % задач использовались такие эффективные методы, как оптимизационные. В последующие годы качественный состав АСУП улучшился за счет увеличения числа задач планирования, анализа, оперативного управления; разрабатывается до 3—7 % оптимизационных задач, но в управлении производством оптимизационные методы пока что используются недостаточно.
Следует отметить, что эффективными могут быть и задачи учета. Автоматизация функций учета избавляет управленческий персонал от большого объема рутинной работы, повышает качество контроля, что приводит к сокращению материальных потерь, повышает ритмичность производства. Кроме того, на основе задач учета создается достоверная информационная база, без которой невозможно качественное решение задач планирования, анализа, оперативного управления. Так, точный учет в АСУП результатов труда и своевременное оповещение об этом рабочих одного из заводов тракторного оборудования позволили повысить производительность труда рабочих- сдельщиков за год на 20 % и более чем в 2 раза перекрыть план по снижению трудоемкости выпускаемой продукции.
Но не только общее количество и качество отдельных задач АСУП определяют эффективность всей системы. Расчеты показывают, что в среднем до четверти эффекта получается за счет комплексной автоматизации только функций организационно-экономического управления на предприятии.
Наиболее эффективно функционируют АСУП, в которых выбор задач для автоматизации выполнен после полного системного анализа объекта управле- 264


пия и составления его организационно-экономической модели. Такой подход был реализован, например, при создании АСУ Волжского автозавода, АСУ «Львов».
17.2. 	Интеграция АСУ на предприятиях
Анализ использования средств вычислительной техники на предприятиях показывает, что в большинстве случаев автоматизировались управление отдельными объектами, выполнение отдельных функций, а чаще отдельных задач управления. Причем отсутствие комплексного подхода к вопросу выбора объектов автоматизации было характерно как для определения направлений автоматизации, так и для выбора состава автоматизируемых задач управления.
Вычислительная техника на предприятиях внедрялась в разных направлениях и для решения разных, достаточно локализованных задач. Локальная автоматизация не обеспечивала реализацию требуемых интеграционных свойств системы управления. В настоящее время предприятия, внедрившие разрозненные автоматизированные задачи управления, поставлены перед проблемой существенного повышения эффективности использования вычислительной техники, обеспечения ее влияния на конечные результаты работы предприятий. Поэтому создание интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ) производством на базе ранее созданных локальных систем стало насущной задачей сегодняшнего дня. На предприятиях, начинающих автоматизацию управления и производства, необходимо сразу ориентироваться на создание ИАСУ.
Первым направлением интеграции АСУ на предприятиях является интеграция систем на одинаковых уровнях управления, т. е. интеграция «по горизонтали». Ко второму направлению может быть отнесена интеграция систем, находящихся на разных уровнях управления, т. е. интеграция «по вертикали».
При создании АСУП, включающих организационно-экономические задачи управления, значительная доля эффекта терялась при так называемом позадач- ном подходе к формированию функциональной части. В то время когда задачи выбирались исходя из, казалось бы, верных предпосылок — включать в техническое задание на проект АСУП самые эффективные и самые необходимые, по мнению управленческого 265


персонала, задачи, зачастую оказывалось, что пусковой комплекс состоит из задач, слабо увязанных функционально и информационно. Отсутствие функциональной увязки приводило к слабому влиянию задач АСУ на принятие плановых и оперативных решений в процессе управления производством.
Так, например, производственное планирование с учетом загрузки оборудования позволяет выявить узкие места производства, но не дает возможности достаточно обосновать план без учета возможностей трудовых ресурсов с точностью до специальностей, квалификации, а иногда и опыта работы, без подробного анализа состояния материальных запасов, без анализа возможностей вспомогательного производства (ремонтного, инструментального, транспортного обслуживания).
Или, например, решение о внеочередном запуске в производство или о снятии с производства партии деталей или узлов в цехе машиностроительного предприятия, т. с. об оперативной коррекции плана, должно приниматься не только с учетом производственной ситуации в цехе, но обязательно должно быть увязано с планом выпуска готовой продукции в соответствии с договорами о поставках, учитывать состояние незавершенного производства, запасы на складах и другую информацию, что крайне сложно сделать, если задачи соответствующих подсистем АСУП решаются раздельно.
Поэтому интеграция АСУП в сфере организационно-экономического управления предполагает в первую очередь функциональное направление интеграции, т. е. комплексное решение управленческих задач.
Необходимость интеграции информации, распределенной по подсистемам АСУП, возникает в первую очередь при решении задач планирования, поэтому ведущими в процессе интеграции подсистем АСУП являются задачи технико-экономического планирования (ТЭП) и оперативного управления основным производством (ОУОП). Комплексное текущее и оперативно-календарное планирование выпуска продукции, загрузки оборудования и рабочих, проводимое в подсистемах ТЭП и ОУОП, формирует задания для планирования расходов ресурсов, подготовительных и вспомогательных работ, проводимого в других подсистемах.
266


Комплексное планирование производства возможно только на базе полного и достоверного производственного учета выполненных работ, их качества, состояния оборудования, наличия трудовых и материальных ресурсов и при полной нормативной базе, основу которой составляют планово-трудовые и материальные нормы. Например, постановка оптимизационных задач планирования любого уровня (годового, объемно-календарного и оперативно-календарного планирования) требует привлечения информации почти всех подсистем АСУП. Цели производства и ограничения на экономические показатели формируются в подсистемах технико-экономического планирования (ТЭП), управления финансами (УФ), управления сбытом продукции (УСП). Ограничения на ресурсы задаются подсистемами управления материально-техническим снабжением (УМТС), управления вспомогательным производством (УВП), управления кадрами (УК). Связи модели, определяемые нормами затрат ресурсов на выпуск всех видов продукции, задаются подсистемой управления технической подготовкой производства (УТПП), а связи экономических показателей с техническими формируются в подсистеме ТЭП на основании информации, подготовленной подсистемой УТПП, и уточняются учетными задачами таких подсистем, как бухгалтерский учет (БУ), управление трудом и заработной платой (УТЗП), управление качеством продукции (УКП). Основные информационные связи подсистем приведены на рис. 17.1.
Комплексный учет на предприятии может быть налажен только при взаимодействии нескольких подсистем, а именно подсистемы ОУОП, обеспечивающей сбор и накопление первичной информации о ходе производственного процесса, подсистемы УМТС, задачи которой обеспечивают учет наличия и движения материальных ресурсов, подсистем УВП, БУ и др. Таким образом, организация систем сбора, хранения и доступа к информации должна вестись со значи* тельно большим охватом разных аспектов деятельности предприятия, чем это предусматривает позадач- ный подход.
Интеграция в АСУП направлена на всестороннее обеспечение информацией управленческих решений. При этом не обязательно использование сложных экономико-математических методов принятия реше-
267


Рис. 17.1. Основные связи подсистем АСУП
ний. Многоаспектные данные, накапливаемые и хранимые интегрированной АСУП, являются достаточно точной информационной моделью объекта управления. Современные технические и программные средства обеспечивают получение необходимой информации в необходимых разрезах и с необходимой степенью агрегации нли детализации по запросу управленческого персонала.
Данные, интегрированные в информационной базе АСУП, являются основой для развития автоматизированной системы информационного обслуживания руководителей (ПОР) на предприятии. Управленческие решения, принимаемые руководителем предприятия и руководителями подразделений и служб, требуют проведения анализа информации с разной степенью агрегирования, с разной глубиной ретроспективы и, как правило, в заранее не регламентированное время. Большая часть требуемой информации присутствует в базах данных традиционных подсистем. Для подсистемы ПОР необходима интеграция этой информации 268


е целью получения за минимально возможное время ответа на любой стандартный и произвольный информационный запрос руководителя предприятия.
На единой информационной базе АСУП возможно внедрение задач так называемых целевых подсистем, к которым относятся, например, подсистема управления производительностью труда, подсистема управления себестоимостью продукции. В основе этих подсистем лежат модели комплексного анализа качества труда и продукции на всех стадиях ее жизненного цикла, комплексный учет и анализ производственных затрат.
Решение вопроса выбора состава интегрированной функциональной части АСУП должно проводиться на основе анализа процедур принятия решений и их комплексного обеспечения информацией. Анализ состава и взаимосвязей входных и выходных техникоэкономических показателей задач управления на предприятии позволяет выявить информационные связи задач АСУП. Окончательный выбор состава задач для автоматизации следует вести с учетом эффективности задач, имея в виду обеспечение комплексной автоматизации процессов планирования, учета, анализа и оперативного управления, и с учетом информационных связей задач.
Анализ опыта внедрения автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) показывает, что они, как правило, не связаны непосредственно с подсистемами АСУП. Обычно АСДУ обеспечивают оперативный персонал информацией о состоянии элементов сложного объекта управления (транспортной, энергетической, трубопроводной сети, комплекса производственного оборудования). Оперативный персонал воздействует на объект управления с помощью автоматических исполнительных устройств вручную или передавая команды персоналу, обслуживающему отдельные элементы производственной системы, с учетом плановых заданий и значений экономических показателей, вырабатываемых АСУП. Больший эффект от АСУ можно получить, наладив непосредственную связь АСДУ с АСУП. При этом за АСДУ остаются прежние функции координации работы элементов производственной системы, но они выполняются с учетом экономических критериев и ограничений, заданных задачами планирования подсистем АСУП (ОУОП, УМТС, УВП и др.). АСДУ взаимодей269


ствует в первую очередь с подсистемой ОУОП и ста-* новится ее частью. В то же время подсистемы АСП могут получать учетную информацию о выработке продукции, о расходе ресурсов, о состоянии оборудования непосредственно от технических средств АСДУ,
На высший уровень управления (ОАСУ)
Рис. 17.2. Структура АСУОТ
что обеспечивает повышение качества учета и соответственно повышение качества решений, принимаемых в АСУП.
В десятой и одиннадцатой пятилетках наметился переход к комплексной автоматизации задач управления технологическими процессами и задач экономико-организационного управления производством.
Интеграция АСУП и АСУТП приводит к созданию автоматизированных многоуровневых иерархических систем управления, получивших наименование организационно-технологических АСУ (АСУОТ). Интегрированные системы позволяют комплексно, в едином ключе решать как организационные, так и технологические задачи управления и добиваться повышения эффективности работы всего предприятия. Укрупненная многоуровневая система управления производством приведена на рис. 17.2.
На нижнем уровне управления локальные регуляторы или системы управления на базе микропроцессоров поддерживают заданные или оптимальные зна270


чения одного или нескольких параметров технологического процесса.
АСУТП (второй уровень управления), работающие на базе малых управляющих ЭВМ, оптимизируют ход производственных процессов или агрегатов. Причем оптимизация ведется с учетом значений многих параметров технологического процесса, получаемых от локальных регуляторов и систем управления или от отдельных датчиков.
На третьем уровне — на уровне АСУП — решаются на всех стадиях управления организационно-экономические задачи исходя из целей всего предприятия и на основе заданий вышестоящего управляющего органа. АСУП вырабатывает оптимальные решения как перспективного, так и оперативного характера, устанавливает локальные цели управления для систем второго уровня в виде критериев оптимизации, правил свертки векторных критериев, задает ограничения в виде значений показателей, определяющих необходимое количество и качество выпускаемой продукции.
АСУП решает задачи в основном с использованием экономических критериев (прибыли, себестоимости, объема выпуска продукции) с учетом экономических и технических ограничений (допустимого расхода сырья в натуральном выражении, необходимого времени планово-предупредительных ремонтов). В результате АСУП вырабатывает для АСУТП критерии и ограничения в виде, как правило, технологических параметров (качество выходного продукта, интенсивность выпуска продукции, ограничения на расход отдельных видов сырья). АСУТП вырабатывает задания локальным регуляторам в виде необходимых значений отдельных технологических параметров (концентрация вещества, температура реагента, скорость подачи). Таким образом за счет многоуровневой иерархической системы управления достигается оптимизация не отдельных стадий производственного процесса, а эффективное управление в целом таким сложным многосвязным объектом, каким является производство современного предприятия.
Основные задачи, по которым АСУТП взаимодействует с АСУП,— это задачи оперативного планирования и управления. Задание на выпуск продукции рассчитывается подсистемой ОУОП с использованием информации о наличии сырья, состоянии оборудова271


ния, возможностях ремонтных служб, транспорта и в соответствии с оптимальным планом, рассчитанным в подсистеме ТЭП.
Опыт внедрения АСУОТ показывает, что они более эффективны, чем раздельно функционирующие АСУП и АСУТП. Например, полный эффект от АСУОТ Бурение в Горячеводском управлении буровых работ составил 746 тыс. руб., а эффект от таких же задач АСУП, решаемых раздельно по уровням управления, был бы только 584 тыс. руб. в год, т. е. эффект интеграции составил 22 %.
Вопросы создания интегрированных многоуровневых АСУОТ для некоторых конкретных типов производств подробнее рассмотрены в главах 13 и 14.
Интеграция АСУП должна охватить все стадии жизненного цикла изделий промышленности. Для повышения научно-технического уровня, для ускорения выпуска новой техники и обеспечения ее эффективности внедряются автоматизированные системы обеспечения научных исследований (АСНИ), автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП), включающие САПР для конструкторов и технологов, подсистему экономико-организационного управления технической подготовкой производства, АСУП и АСУТП для управления процессом производства, системы проведения испытаний (АСПИ). Кроме того, в рамках АСУП создаются комплексы задач по сбору и обработке информации о продукции в процессе ее эксплуатации. Эта информация и данные АСПИ используются для управления производством с целью повышения качества продукции и для совершенствования конструкции и технологии изготовления изделий.
По мере создания единой информационной базы становится возможной интеграция задач АСУП и САПР. Нормативы, разрабатываемые при инженерном проектировании, служат основой для решения задач технической подготовки производства, планирования, управления качеством продукции и др. В то же время учетные задачи АСУП дают информацию для пересмотра технических и трудовых нормативов, что должно учитываться конструкторами и технологами.
Взаимодействие САПР с АСУТП идет в первую очередь при создании и отладке программ управления технологическим процессом. При организации этого
272


Рис. 17.3 Комплекс технических средств АСУП:
Ад - адаптер межмашинной связи; АП — абонентский пункт; АПД — аппаратура передачи данных; АРМ — автоматизированное рабочее место; АЦД — алфавитно-цифровой дисплей; ГД - графический дисплей; ГП-графопостроитель; НМД — накопители на магнитных дисках; НМЛ — накопители на магнитных лентах; ПК - персональные компьютеры; УВв - устройство ввода информации; УВыв - устройство вывода информации; УПД - устройство подготовки данных; УПеч - устройство печати; УСД - устройство сбора данных 273


взаимодействия в автоматизированном режиме существенно сокращаются сроки подготовки производства.
Таким образом, интегрированная АСУ производством должна включать всю цепочку взаимосвязанных систем: АСНИ —АСТПП (САПР и УТПП)— АСУП — АСУТП — АСПИ.
Интегрированная АСУП требует существенно более широкого комплекса технических средств, чем в большинстве до сих пор созданных систем. Обобщенный состав комплексных технических средств АСУП, отражающий разные способы сбора информации и разные способы использования технических средств управленческим персоналом предприятия, представлен на рис. 17.3.
17.3. 	Основные направления развития АСУП
Опыт проектирования и эксплуатации лучших АСУП доказал их эффективность, показал, что они благотворно влияют на все стороны работы предприятия и значительно улучшают функционирование механизма управления. АСУ, созданные на многих предприятиях, не достигли высокой степени развития, характерной для лучших систем управления. В последующие годы работающие и вновь создаваемые системы получат дальнейшее развитие.
Получит развитие функциональная часть АСУП. Будут продолжены работы по большему охвату автоматизацией функций управления и повышению комплексности решения задач в автоматизированном режиме. Создание комплексных АСУП будет вестись не по пути наращивания числа разрозненных задач, а на основе создания единых экономико-организационных моделей предприятий. Первыми примерами таких моделей для разных типов производств с разной степенью охвата функций управления являются модели, заложенные в АСУ «Сигма», АСУ ВАЗа, АСУП «Львов», в ряде других известных систем, в некоторых пакетах прикладных программ.
Как отмечалось, повышение эффективности задач управления, решаемых на предприятиях с помощью ЭВМ, связано с увеличением доли оптимизационных и аналитических задач. Оптимизация может использоваться на всех этапах планирования — от перспективного до оперативного, в задачах САПР, при управлении запасами. Экономико-математические ме274


тоды анализа могут шире использоваться для оценки динамики показателей технологических процессов, экономического состояния, качества продукции. Может быть повышена роль вероятностных методов в планировании и анализе, дающих в ряде случаев лучшие результаты, чем детерминированные методы.
В АСУП шире будут использоваться диалоговые режимы взаимодействия человека с ЭВМ, повышающие оперативность и качество как плановых, так и оперативных решений. Диалог должен найти большее применение при текущем и оперативном планировании, в информационно-справочных системах, в задачах контроля, технической подготовки производства, в САПР. Есть уже достаточное число примеров постановки отдельных задач АСУП в диалоговом режиме (АСУ АЗЛК, АСУ «Уралмаш», АСУ фабрики им. 8 Марта в г. Иваново и многие другие).
За счет использования диалогового режима должен значительно повыситься уровень информационного обеспечения руководителей предприятия. Должны быть созданы подсистемы информационного обеспечения руководителей, которые уже работают на некоторых предприятиях, например в АСУ «Аппарат».
Широкое использование диалогового режима работы пользователей с периферийными устройствами автоматизированных систем служит одной из важных предпосылок для автоматизации административного управления на предприятиях, т. е. для перехода на работу по так называемой безбумажной технологии.
Будет значительно расширен состав КТС АСУП, и прежде всего за счет увеличения количества периферийного оборудования. Оснащение АСУП достаточным количеством надежной периферийной техники на базе микропроцессоров и системами передачи информации, создание на предприятиях локальных вычислительных сетей на базе ЭВМ различных классов с большим количеством микроЭВМ позволят перейти на безбумажную технологию сбора, передачи и представления данных и освободить персонал от рутинной работы, связанной с подготовкой информации для обработки на ИВЦ, создать достоверную и полную информационную базу управления.
Резервирование отдельных устройств КТС, необходимое для повышения надежности АСУП, работающих с задачами оперативного управления, требует 275


большего насыщения техникой как действующих, так и проектируемых систем.
До сих пор большинство АСУП внедрялось на крупных предприятиях, поэтому в настоящее время важной проблемой автоматизации управления является создание АСУ для многочисленных небольших предприятий. Проектирование их должно вестись по пути создания типовых комплексных проектов для достаточно больших групп однотипных объектов. Например, для предприятий розничной торговли необходимо создать комплексные проекты АСУ па базе мини- и микроЭВМ с набором стандартных периферийных устройств таким образом, чтобы на любом торговом предприятии можно было внедрить готовую систему.
АСУ небольшими предприятиями могут создаваться на технической базе кустовых ВЦ, ВЦКП, с установкой абонентских пунктов необходимой комплектации и другой периферийной техники на базе микропроцессоров непосредственно на предприятиях. Практика работы ряда АСУП на арендуемой технической базе убеждает в эффективности такого подхода. Кроме того, перспективно использование в АСУП мини- и микроЭВМ, приобретение которых требует существенно меньших капитальных затрат, эксплуатация — значительно меньших расходов, а технические возможности удовлетворяют потребности малых предприятий.
Получит большее развитие интеграция АСУП с АСУТП и увеличится количество АСУОТ. На базе АСНИ, АСТПП, САПР, АСУТП и АСПИ будут со- зданы интегрированные АСУ производством, автоматизирующие весь цикл создания, изготовления и эксплуатации изделий.
С точки зрения повышения эффективности АСУП важным является вопрос сокращения стоимости и времени разработки проектов. Расходы на проектирование могут быть уменьшены за счет создания пакетов прикладных программ, обеспечивающих комплексную автоматизацию управления для достаточно широких групп предприятий. Для этого обеспечивается возможность настройки и адаптации ППП в условиях конкретного предприятия. Перспективным направлением для сокращения расходов на проектирование и повышение эффективности систем является автоматизация проектирования АСУП.
276


Эффективность использования созданных и разрабатываемых АСУП, скорость внедрения ЭВМ по всем направлениям управления производством и его подготовкой во многом связаны с хозяйственным механизмом, стимулирующим принятие эффективных решений управленческим персоналом предприятий, конструкторами, технологами, внедрение новой техники и повышение эффективности использования имеющегося оборудования. Поэтому важными условиями эффективного использования АСУ на предприятиях являются совершенствование хозяйственного механизма, переход на самоокупаемость, совершенствование структур управления и форм организации труда, внедрение внутризаводского хозрасчета. Следует иметь в виду, что совершенствование хозяйственного механизма на предприятиях облегчается в связи с внедрением АСУП, обеспечивающих полноту и достоверность информации для принятия хозяйственных решений.
* *
*
Задачи повышения квалификации руководящих кадров народного хозяйства в области использования средств вычислительной техники и математических методов в управлении и создании на их основе автоматизированных систем управления вытекают из общих тенденций и основных направлений научно-технического прогресса на двенадцатую пятилетку и до 2000 года.
На XXVII съезде КПСС отмечалось, что одним из решающих факторов четкой работы механизма управления является комплексная автоматизация социалистического производства и управления.
Совершенствование техники и технологии производства на базе использования вычислительной техники, создание непрерывных производств и «безлюдной» технологии не только в традиционных отраслях, таких, как химия, металлургия и энергетика, но и в машиностроении требуют от руководителей знаний основ создания гибких производственных систем и систем автоматизированного проектирования.
Внедрение на предприятиях, в научно-исследовательских институтах, конструкторских бюро систем автоматизированного проектирования — мощного инструмента совершенствования техники и технологии 271


производства, используемого исследователями, проектировщиками, конструкторами и технологами, в корне изменяет организацию производства и структуру органов управления.
Руководитель должен хорошо ориентироваться не только в вопросах отраслевой техники и технологии, но и в проблемах эффективного использования средств вычислительной техники и математических методов во всех сферах деятельности подведомственных организаций.
Вопросы перестройки хозяйственного механизма, перехода предприятий на самофинансирование и самоокупаемость, широкого внедрения хозрасчета в управление экономикой, рассмотренные июньским (1987 г.) Пленумом ЦК КПСС, обязывают руководителей искать пути повышения эффективности производства, ускорения внедрения научных достижений в производство, улучшения качества выпускаемой продукции. Решение всех этих проблем тесным образом связано с широким внедрением вычислительной техники, автоматизацией управления, проектирования, технологических процессов.


ЛИТЕРАТУРА
Материалы XXVII съезда Коммунистической партии Советского Союза. М.: Политиздат, 1986.
Материалы Пленума Центрального Комитета КПСС, 23 апреля 1985 г. М.: Политиздат, 1985.
Автоматизированные системы управления и руководитель/Под ред. В. С. Синяка. М.: Финансы и статистика, 1983.
Аганбегян А. Г. Управление социалистическими предприятиями: Вопросы теории и практики. М.: Экономика, 1979.
Бунич П. Г. Хозяйственный механизм развитого социализма: Сущность, структура, проблемы и перспективы. М.: Наука,
1980.
Глушков В. М. Введение в АСУ. Киев: Техника, 1976.
Жимерин Д. Г., Мясников В. А. Автоматизированные и автоматические системы управления. М.: Энергия, 1979.
Кезлинг Г. Б., Евдокимов В. В., Федоров С. Л. Эффективность и качество АСУ. Л.: Лениздат, 1979.
Методика определения экономической эффективности автоматизированных систем управления предприятиями и производственными объединениями. М.: Статистика, 1979.
Модин А. А. Основы разработки и развития АСУ. М.: Наука,
1981.
Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию АСУТП. М.: Финансы и статистика, 1982.
Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию банков данных. М.: ГКНТ, 1981.
Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию систем автоматизированного проектирования. М.: ГКНТ, 1978.
Синяк В. С. Основы создания АСУ. М.: Статистика, 1978.
Смирницкий Е. К. Экономические показатели промышленности. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Экономика, 1980.
Технические средства управления в АСУ: Справочник. М.: Машиностроение, 1985.
Тычков Ю. И. Информационные системы управления промышленным предприятием. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние.
1982.


АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Автоматизированная система государственной статистики 74  плановых расчетов 74
— — технической подготовки производства 187, 272
— транспортная система
191
— транспортно-складская система 192
управления 8, 26, 29
— — — предприятием 34 Автоматизированное рабочее место 34, 99, 224, 262 Автоматизированные системы научных исследований 30, 272  обработки данных 38  проведения испытаний 272
— — с интеллектуальными компонентами 39
управления территориально-производственными комплексами 36
технологическими процессами 31, 174 Автоматизированный склад 192 Алгоритм 137
Б
Банк данных 124
В
Варианты классификации автоматизированных систем 29
280
Внутримашипная информация
124
Вычислительная сеть 110 Вычислительные сети коллективного пользования 10
— центры коллективного пользования 10, 36
Г
Гибкая автоматизированная
линия 32, 189
Гибкие автоматизированные
цехи 194
Гибкие производственные системы 17, 22, 187
Г ибкий автоматизированный
участок 32, 189
— производственный модуль 32, 189
Государственная сеть вычислительных центров 10, 73
д
Документ 122
Е
Единая автоматизированная система связи 73
И
Иерархическая система 81 Интегрированная отраслевая система 20


Интегрированные автоматизированные системы 42, 48, 50  управления гибкими производственными системами 52
отраслью 52  — предприятиями 52 Информатика 4, 26
Информационная система
управления производством 151
— совместимость 131
Информационное обеспечение
73, 135
САПР 221
Информационно-поисковые системы 38
— справочные системы 38 Информационные системы 38
К
Классификатор 131
Классификационное кодирование 132
Комплексная автоматизация 28
Л
Лингвистическое обеспечение
73
САПР 227
Локальные вычислительные сети 20
М
Математическое обеспечение 73  САПР 226
Методическое обеспечение САПР 227
Механические устройства 117 Микропроцессор 115 МикроЭВМ 115
Мини-ЭВМ 115
Моделирование 138
Модель 138
Мультиплексор передачи данных 109
Н
Немеханические устройства 118 Новая форма использования вычислительной техники 10 Новые технические средства 100
Нормативные показатели 121
О
Обеспечивающая часть АСУ 73 Общегосударственная автоматизированная система сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством 9, 33, 73
Общегосударственная система передачи данных 10, 108 Одноразовая фиксация первичных данных 127
Операционные системы 146 Организационная система 22, 46
Организационное обеспечение 73, 98
САПР 227 Организационно-технологические системы 52, 270 Основные виды автоматизированных систем 5
Открытые системы 19 Отраслевая автоматизированная система управления 33 Отчетные показатели 121
П
Пакеты прикладных программ 149
Передвижные роботы 32
281


Плановые показатели 121
Подсистема 19
— оперативного управления основным производством 253
— управления вспомогательным производством 262  качеством продукции 263  материально-техническим снабжением 262
•— — сбытом продукции 263  технической подготовкой производства 261
Подсистемы технико-экономического планирования 256 Порядковое кодирование 132 Правовое обеспечение 98 Предприятия с дискретным характером производства 32 Принцип комплексности 41
— непрерывного развития 46 Принцип новых задач 43
— обратной связи (управление по замкнутому циклу) 22
— первого руководителя 46
— системности 41
— создания единой информационной базы системы 45
— типовости 44
эффективности автоматизации 42
Программное обеспечение 73 Программно-вычислительное устройство 197 Проектирование информационного обеспечения АСУ 124 Производственные автоматизированные системы 29 Промышленные роботы 173 Процедурные, или алгоритмические, языки программирования 147
Р
Рационализация документооборота 128
Робототехнические комплексы 32, 173
Роботизированные участки 17 Роботостроение 16
Ручной способ подготовки и ввода информации 104
С
Серийно-порядковое кодирование 132
Система 18
— управления 21
Системы автоматизированного проектирования 17, 30, 262
— классификации кодирования 132
Системы обработки текстов 38
— организационно-технологического типа 194
— принятия решений 39
— построенные по иерархическому принципу 20
— управления базами данных 149
Специальное программное обеспечение 149
Средства выдачи и отображения информации 116
— обработки информации 112
— передачи информации 108
— регистрации сбора и подготовки информации 103
Степень автоматизации управления отраслью 14
Советующие системы 39 Социально-экономические системы 18
Структура системы 19
Т
Табличные языки 134
Территориальные автоматизированные системы 34 Технические системы 18
282


Техническое обеспечение 73,
103
САПР 222
У
Унифицированная система документации 129
Управляемый объект 21
Управляющая программа 196 Условно-постоянные показатели 122
Устройства ввода информации 117
Ф
Фасетное кодирование 132 Функциональная часть АСУ 71 Функциональные блоки 85
Ч
Человеко-машинная система 28
Э
Экономико-организационные автоматизированные системы 29, 33
Я
Язык директивного типа 134
Языки описания данных 131
Язык ключевых слов 134
*- программирования 146


ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
Часть 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ .... 6
Глава 1. Роль автоматизации в народном хозяйстве . . 6
Глава 2. Автоматизированные системы. Основные понятия 18
2.1. Основные понятия и определения 18
2.2. Информатика — теоретическая база комплексной
автоматизации 26
2.3. Классификация автоматизированных систем ... 29
Глава 3. Основные принципы создания автоматизированных систем 41
3.1. Принципы проектирования эффективных систем . . 41
3.2. Интеграция в автоматизированных системах ... 48
Глава 4. Эффективность автоматизированных систем управления 56
4.1. Источники эффективности АСУ 55
4.2. Оценка экономической эффективности АСУ ... 62
4.3. Пути повышения эффективности АСУ 66
Часть 2. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЭКОНОМИ¬
КО-ОРГАНИЗАЦИОННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАН¬
НЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ 71
Глава 5. Состав и структура АСУ 71
Глава 6. Функциональная часть автоматизированных систем управления .79
6.1. Свойства иерархических структур и распределение
функций между уровнями управления 79
6.2. Структура функциональной части и определение состава задач 82
6.3. Реализация задач блока планирования ... 87
6.4. Реализация задач блоков учета и анализа ... 91
6.5. Реализация задач блока оперативного управления 94
Глава 7. Обеспечивающая часть автоматизированных систем управления 95
Глава 8. Техническое обеспечение автоматизированных систем управления 103
Глава 9. Информационное обеспечение автоматизирован¬
ных систем управления 121
284


9.1. Информационные основы организационного управления 121
9.2. Совершенствование информационного обеспечения
управления в условиях АСУ 124
9.3. Языки описания данных и взаимодействия пользователя с ЭВМ 130
Глава 10. Математическое и программное обеспечение автоматизированных систем 136
10.1. Алгоритмы обработки технико-экономической информации 136
10.2. Основные типы математических моделей, применяемых в автоматизированных системах 138
10.3. Ограничения использования количественных методов и моделей в АСУ 144
10.4. Программное обеспечение АСУ 145
Глава 11. Организация работ по созданию автоматизированных систем ... 152
11.1. Организация и планирование работ по созданию
автоматизированных систем 152
11.2. Стадии н этапы создания автоматизированных систем 156
Глава 12. Роль руководителей в создании автоматизированных систем .... 165
12.1. Необходимость участия руководителей в создании
автоматизированных систем 165
12.2. Участие конечных пользователей — работников ап¬
парата управления в переходе на новую информационную технологию 166
Ч асть 3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРО¬
ЦЕССОВ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ...... 171
Глава 13. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Основные понятия . .171
13.1. Направления автоматизации технологических процессов 171
13.2. Классификация АСУТП 174
13.3. АСУ непрерывными технологическими процессами 178
Глава 14. Автоматизированные системы управления гибкими производствами .... 187
14.1. Структура ГПС 187
14.2. Системы управления компонентами ГПС .... 194
14.3. Системы управления гибкими автоматизированными
участками (линиями) 200
14.4. Интегрированные системы управления ГПС . . . 2J4
Глава 15. Системы автоматизированного проектирования 214
15.1. Общие понятия и классификация САПР .... 214
15.2. Цели, назначение и основные задачи САПР . .215
15.3. Структура и состав САПР 220
15.4. Организация разработки САПР 227
15.5. Опыт использования САПР в отдельных отраслях
промышленности 233
15.5.1. 	САПР в машиностроении 233
285


15.5.2. САПР в радиоэлектронике 235
15.5.3. САПР в строительстве 238
Ч а с т ь 4. СОСТОЯНИЕ, ОПЫТ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ... 241
Глава 16. Отраслевые АСУ 241
16.1. Опыт разработки и внедрения ОАСУ .... 241
16.2. Эффективность и перспективы развития ОАСУ , . 247
Глава 17. Автоматизированные системы управления предприятиями 252
17.1. Роль АСУП в совершенствовании управления производством 252
17.2. Интеграция АСУ на предприятиях 265
17.3. Основные направления развития АСУП .... 274
Литература 279
Алфавитный указатель 280


Автоматизированные системы управления в
А22 народном хозяйстве: Учеб, для системы переподг. и повышения квалификации руководящих кадров нар. хоз-ва/В. С. Синяк, Л. А. Буяновский, С. А. Панасенко и др.; Под ред. В. С. Синяка; Акад. нар. хоз-ва при Совете Министров СССР.— М.: Экономика, 1987. — 286 с.
Учебник подготовлен в соответствии с программой курса «Автоматизированные системы управления в народном хозяйстве», изучаемого слушателями Академии народного хозяйства при Совете Министров СССР. В учебнике раскрываются теоретические основы, отечественный опыт и роль руководителя при проектировании, создании, функционировании экономико-организационных и технологических автоматизированных систем управления, интегрированных систем управления гибким автоматизированным производством и систем автоматизированного проектирования, а также перспективы их развития.
л 0604020101—221 011(01)—87
56—87
ББК 65.050.9(2)2
Учебная
Владимир Степанович Синяк, Лев Аркадиевич Буяновский, Сергей Александрович Панасенко, Альберт Степанович Рощин, Нина Александровна Строганова
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Зав. редакцией В. М. Бочарников Редактор Т. М. Граховская Мл. редактор В. В. Ануфриева Худож. редактор А. М. Павлов Техн, редакторы Т. Г. Азаниева, Л. С. Сазонова Корректор А. С. Рогозина
Оформление художника А. Н. Ковалева
ИБ № 2881
Сдано в набор 26.С5.87. Подписано к печати 11.11.87. А06388. Формат 84Х108‘/32. Бумага кн.-журн. Гарнитура литературная. Высокая печать. Усл. печ. л. 15.12/15,12 усл. кр.-отт. Уч.-изд. л. 15,42. Тираж 24 000 экз. Заказ 603. Цена 85 коп. Изд. № 6446.
Издательство «Экономика», 121864. Москва, Г-59, Бережковская наб., 6.
Ленинградская типография № 2 головное предприятие ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 198052, г. Ленинград^ Л-52, Измайловский проспект, 29.


В 1988 г.
в издательстве «ЭКОНОМИКА» выйдет книга
Васильев Г. А. Ускорение автоматизации производства на предприятии: (Вопросы социально-экономической эффективности). 12 л.
На основе обобщения опыта передовых научно- исследовательских институтов и предприятий рассмотрены проблемы повышения эффективности автоматизации производства. Показана взаимосвязь научно-технического прогресса и автоматизации производства. Рассмотрены методы измерения социально-экономической эффективности, причем проанализирована эффективность не только отдельных линий, но и цехов и предприятий-автоматов. Значительное внимание уделено экономике роботизации производства.
Для экономистов и инженеров объединений, КБ, НИИ.